深空测控系列设备:4亿公里外的信号“放大器”
为了接收到几千万公里外清晰准确的信号，测控系统起着重要的作用。
“整个任务期间，测控系统主要负责完成探测器各飞行阶段的定轨、状态监测和飞行控制等任务，并控制火星表面探测阶段着陆巡视器的运行。”中国电科专家表示，与近地轨道相比，此次任务最远工作距离达到4亿公里，对测控系统提出了更新、更高、更严的要求。
中国电科发展了TT&C通信在历次航天发射中积累的经验，装备了一系列TT&C设备，为火星探测器在浩瀚的“星海”中确定轨道保驾护航。
佳木斯深空测控站，精准信号捕捉发回的“全能手”。佳木斯深空TT&C站作为TT&C系统的主要试验设备，是我国首个超大口径天线深空TT&C站，可为探月二期、三期、火星探测及后续深空探测任务提供TT&C通信支持。
作为佳木斯深空TT&C站的总体单位，中国电科为了提高佳木斯深空TT&C站的性能，对其进行了适应性改造。“在这次火星探测任务中，最远距离达到了654.38+0.9亿公里，这意味着火星探测器发出的下行信号在到达地球时极其微弱。如何捕捉到准确的信号对佳木斯深空测控站来说极其重要。”中国电天傲总设计师杜丹介绍，佳木斯深空测控站配备了低温超导接收机和66米大口径天线，就像一个高灵敏度的“听诊器”，负责在外太空噪声中寻找和捕获探测器信号，解调探测器电源、温度、仪器工作状态、科学试验数据等各种参数。当探测器到达火星时，装有10kw连续波超大功率放大器的佳木斯深空TT&C站就像一个工作距离非常远的“遥控器”，向卫星发送地面指令，实现探测器变轨、太阳帆板打开、着陆巡视器软着陆、测试仪器控制等此外，佳木斯深空测控站还可以发挥“数据高速公路”的作用，实现图像等数据的传输，接收并解调着陆巡视器拍摄的火星表面图像数据。
亚洲最大的单孔全移动天线，高品质、高可靠性的“收发器”。“我们都知道，一场火灾的最远距离大约是地球到月球距离的1000倍。传输信号的衰减与距离的平方成正比。同样发射功率的信号到达地球会很弱，增加地面接收天线的口径，也就是接收面积，是提高信噪比的基本途径。”中国电力网讯39所技术专家表示，为接收我国首个火星探测工程4亿公里外的微弱信号数据，中国电力部承担建设了70米天线(GRAS-4)高性能接收系统，建成后将成为亚洲最大的单口径全活动天线，可大幅提升我国深空探测下行数据接收能力，在提高天线效率的同时降低系统噪声，提高抗干扰能力。具有稳定接收微弱人工数据信号、感知宇宙中自然物体辐射的极弱电磁波等功能，为完成我国首次火星探测工程任务及后续深空探测任务提供了坚实基础。
此外，中国网通还研制并安装了35米深空探测天线阵，这也是我国首个深空探测天线阵。它由多根35米波束波导天线组成，可以在地面和星际探测器之间建立高质量、高可靠的射频通道，完成数据接收任务，服务于我国探月和火星探测工程，帮助我国在深空探测领域进入世界先进行列。
大功率功放设备，是“田文一号”运行路线的“遥控器”。为了完成田文一号的姿态和轨道调整，需要将信号从大口径天线传输到卫星。在这个过程中，功率需要用大功率放大器放大。电防二十七所航天事业部总经理、高级工程师单秀旭说，深空TT&C系统对大功率放大器的要求极高，尤其是在各个频段的极限功率输出在国内是前所未有的情况下。经过多年的努力，27个项目的团队成员成功研制了大功率放大器系列设备，并成功执行了嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号等多项具体任务。
针对本次火星探测任务所需的具体特点，27个团队成功研制了某频段超高功率、高功率放大器样机，在深空测控领域首次实现了该频段超高功率连续波功率稳定输出的能力，为后续工作奠定了坚实的技术基础。