我们是“嫦娥”最长的长工——“嫦娥二号”地面应用系统总设计师李春来、副总指挥刘建忠等谈探月工程的地面应用

□ 本刊记者 何 研

问:什么是我国月球探测规划的“大三步”、“小三步”？

答:我国月球探测规划为“大三步，小三步”。“大三步”是指“探登驻”，也就是无人探测、载人登月探测、建立月球基地。

“小三步”是指目前正在逐步实施的“绕落回”。“绕”就是“嫦娥一号”卫星；“落”是探月二期工程，实际上包括“嫦娥二号”、“嫦娥三号”和“嫦娥四号”； “回”是三期，自动采样返回，目前正在论证。

问：地面应用系统在整个探月工程中承担什么任务？

答：整个探月工程分运载火箭、卫星、发射场、测控和地面应用五大系统。地面应用系统实际上由三部分组成，一是国家天文台的总部，由数据的运行管理、数据的预处理、数据存储管理和科学应用四个分系统组成。二是由北京密云地面接收站组成的数据分析系统。三是云南昆明地面接收站组成的数据接收系统。

“嫦娥二号”的科学目标与“嫦娥一号”基本类似。一是获得月球表面的影像，“嫦娥二号”的分辨率提高了。二是分析月球表面的元素矿物和物质成分含量和分布。三是探测月壤的特性，估算月壤的资源量。四个是探测地月空间环境。

应用系统的任务实际上是分为三段，第一段是在任务执行前，在首席科学家的领导下制订科学目标，制定科学探测计划。第二段是任务执行中对卫星上面的科学仪器进行监视，并利用两个数据接收天线接受、存储、分发数据。第三段对数据进行解疑、反演和科学应用研究。大家开玩笑说，地面系统是嫦娥最长的长工。

问：“嫦娥二号”的地面应用系统与“嫦娥一号”有什么不同？

答：“嫦娥二号”的任务和“嫦娥一号”应该说差不多，运行模式是一样的，都是绕月卫星。但是它的轨道变为100公里，相机的分辨率从120米提高到优于10米，降到15公里时，分辨率能达到将近1米。

这样就带来了很多的问题：一个是数传的压力很大。“嫦娥一号”是3兆的码速率，现在需要12兆码速率；再一个就是数据处理的压力很大，过去3兆码速率、120米的分辨率，我们处理两年多时间，好多工作还没做完，现在做方案要表达出“嫦娥二号”高精度的数据。我们现在正采用各种方法使信息链的余量能够适应这些变化，保证正常接收和正常解码。

地面应用系统先要确定“嫦娥二号”到月球上去干什么，用什么去干；二是怎么把数据接收下来；再一个就是要把接收下来的数据处理出科学的产品，最终完成科学目标和规定的任务。我们是起得最早、睡的最晚的系统。打长工的是三个系统，一个是卫星系统，一个是测控系统，一个就是地面应用系统。地面应用系统是从头到尾跟着卫星转，卫星落到月亮后还得接着干，要把数据解读出来，要做科研成果，真是时间最长的长工。

问:“嫦娥二号”地面应用系统与“嫦娥一号”有哪些改进？

答：有一部分改进。有一大部分改进是地面站的，还有一部分是总部的。“嫦娥二号”有两个特点，一个是轨道降到100公里和100×15公里。一个是圆轨道，一个是椭圆轨道。二是分辨率从120米降到优于10米，局部为1米左右。相机变了，分辨率提高了，存储和数传部分要重新做了。

这就涉及地面站的接收的码速率要从3兆变为12兆。在深空探测中，数传的测控是最大的瓶颈。有数据传不下来就麻烦了。我们的地面站原来设计是3兆码速率，现在要升到12兆码速率，改进的工作量很大，我们现在正在优化设备。另外就是总部的数据处理工作，我们连120米全月球的分布数据都处理了那么长时间，优于10米分辨率这样的数据做起来更费劲，数据量更大，处理技术的难度更多。地面系统主要针对这两方面的改进做得最多。

问:“嫦娥二号”任务中有效载荷会面临什么风险？

答:一个是俯冲过程中开关机的时间要求比较苛刻，先开哪个，再开哪个，到时候相机能不能适应这个环境，图像的质量到底怎么样，现在真的没底。原始图像不太好的话，最后处理的再好也回不去。还有整个卫星的姿态，光照的适应程度。我们的相机是一个扫描相机，1秒钟大概拍175到200帧，速高比要调好，就是高层和拍照的速度要匹配，不匹配不行。

再一个就是卫星的测控。卫星在100公里轨道难以控制，制动不好，或是轨道不规律话，会撞到月球表面。100公里轨道的热控也比较难。轨道越低，卫星里面的温度越高，控制不住。温度超过45度，仪器就会关机。我们没去过100公里和15公里的轨道，积累的资料不够，存在不可预见性，这就是一个很大的风险。

我们做了一大本一大本的风险预案，现在正常工作没问题，主要考虑出现异常怎么办。以前那么多航天任务考虑到的异常都没发生过，发生过的异常都是没考虑过的。我们考虑过的问题会采取措施去防范。但是发现每一次出现的问题都不在我们预案范围之内。

问:承担“嫦娥二号”任务的心情跟“嫦娥一号”时有什么不同？

答:那个时候忐忑不安，我们是搞技术研究的，没有做过这方面工作，大姑娘上轿头一回。通过“嫦娥一号”的实践，积累了很多经验。现在能想到的都做了，该改的都改了，而且“嫦娥二号”不是完全是“嫦娥一号”的重复，它还是有很多新的东西，但我们很自信，肯定能干好。紧张也没有用，反正到时候水来土淹，兵来将挡。我们预案工作和各方面工作都已经尽力在做了。

问:经过“嫦娥一号”的历练，应用系统的整个团队一定有很大的成长？

答:整个团队现在有90个人，每个岗位都有比较得力的骨干。过去我们从来都没干过航天工程，是“嫦娥一号”把我们这些生米煮成了一锅香喷喷的熟米饭。“嫦娥一号”要求我们出模式、出成果、出人才、出经验，我们基本完成了这个任务。

当然，我们的人才队伍还需要进一步成熟，现在还显得很单薄，需要更多的人能够真的变成专家。我们很多岗位的科技人员是硕士毕业、博士毕业，有基本素质，要把路都修好，栏杆都建好，让他走就行。走着走着就越来越熟，他就可以自己走了。

地面系统有一个张文波，我们国内大天线建设，乌鲁木齐25米，上海25米，密云50米，昆明40米，他都是亲自建过的。一个要有责任心，一个是要有钻劲。我们的年轻人都成长得很快，逐渐形成一层一层的梯队。

问：“嫦娥二号”地面应用系统比“嫦娥一号”的难度大得多，你们感到紧张吗？

答：“嫦娥二号”比“嫦娥一号”确实难度大一些，一个是星地连路比以前要吃紧，数据量大得多，分辨率高得多；二是后面数据处理和工作量也要高得多。现在的心情自然很紧张，因为“嫦娥一号”的地面应用系统做得很好，“嫦娥二号”要出一点点纰漏都无法交代。虽然取得一些经验，但不怕一万只怕万一。所以这两个月做演练和试运行的时候，我们就是想把大家思想的弦拉紧。

问:现在参与地面应用系统工作的年轻人都怎么样？

答:年轻人都挺好。我们这里专业的非常杂，原来不少是搞科研的，现在转来搞工程。搞工程和做科研是两个完全不一样的系列，做科研比较自由一点，专业性比较多一点，搞工程要求比较严谨的，要求很缜密，不能有那么多自由。但这些年轻人都有很强的进取心。现在刚进来的都是80后，60年代的都是老科技人员了，70年代的是中坚力量。

问:现在这个团队是搞嫦娥工程，将来还要搞深空探测， 以后能胜任吗？

答:尽管探测的对象不一样，但差别并不是太大。就像探测火星，探测的对象不一样了，但卫星探测的数据、用的载荷都是类似的。只要国家把任务交给我们，应该都能完成，应该没什么问题。

搞工程是一个不断积累的过程，当积累到一定程度的时候，很多事情就可以信手拈来了。搞火星等更远的行星探测，最主要的方法没多大变化，有一些关键技术是需要改进的,像远距离的数传、高分辨率的数据、不同的天体坐标系的基本框架的构建等，这些东西都需要重新去做，但基本方法是可以沿用的。

问:走入这样一个行列，你们会觉得欣慰吗？

答:尽管做科研挺有意思，个人可以拿到实实在在的成果，做工程是一个大系统，很多人参与，自己在里面工作显得不那么重要，或者拿不到自己的成果，但是，这种荣誉感比做科研好，能够给国家，给社会把这个事业搞上去，是一种民族的荣誉感。