如果將航天器比作風箏,那麼應答機就是控制風箏的線,可以通過測控無線鏈路實現對航天器的操控及監視。
徐鳴
最近,神舟十三號載人飛船返回艙在東風着陸場預定區域安全着陸,“太空出差三人組”順利回家。很多人可能不知道,“太空出差”這件事從出發到凱旋,都離不開應答機。
應答機是航天器上負責“答應”的裝置,主要負責接受地面指令以及主動向地面報告信息。工作方式類似於地面站呼叫航天器:“你在哪?你此刻感覺如何?”隨後,應答機就會代表航天器回應道:“我在祖國上空500公里,感覺良好。”
應答機最早誕生於戰爭期間,是由英國空軍和美國陸軍航空隊於第二次世界大戰中開發的“雷達敵我識別系統”演化而來。20世紀50年代,應答機開始應用於民用航空領域,與地面系統聯合實現空中交通管制,包括目標識別、定位和特殊代碼識別等。
伴隨着人類探索太空的腳步,應答機也開始應用於航天領域。如果將航天器比作風箏,那麼應答機就是控制風箏的線,可以通過測控無線鏈路實現對航天器的操控及監視,它的基本原理是無線電波接收發射裝置。
美國1958年開始實施第一個載人航天計劃——水星計劃,其航天器配備了許多電磁發射和接收系統,這也就是航天測控應答機的雛形。
中國對於測控應答機的研製工作開展得也比較早,上世紀70年代,“東方紅一號”衛星發射就確定了“上得去、抓得住、聽得清、看得見”的12字衛星總體技術方案。其中,“抓得住”和“看得見”就是對測控分系統的要求,也是對應答機可靠性提出的要求。
事實上,不只是衛星,每一個航天器都有應答機,比如成功發射神舟十三號飛船的長征二號F遙十三運載火箭也安裝了應答機,它有“眼睛”一樣的作用,與地面雷達協同,完成對運載火箭的全程實時航跡測量,提供精準的外測數據,用以判斷飛行是否正常。
去年6月,中國太空空間站建造完成並進行首次載人交會對接時,應答機發揮了重要作用。神舟十二號飛船上的微波雷達,按順序分別與核心艙三台應答機配合,接力進行交會對接測量,實現後向接近、徑向繞飛、前向對接,讓載人飛船與核心艙安全可靠對接。
如今,應答機已經是每個航天器必不可少的單元,是航天器與地面或者其他航天器進行互相通信的重要設備。有時候還會有冗余備份應答機,當其中一個發生故障時,確保另一個系統仍能正常工作。
測控應答機是星地通信的唯一通道。作為衛星等航天器不可或缺的組成部分,應答機良好的性能指標參數是確保測控系統正常工作的關鍵。隨着集成電路的發展,測控應答機不斷朝着小型化、集成化和數字化的方向進化,並從最初僅支持S/C等低頻段,到支持X/Ka等中高頻段,發展到如今能支持V頻段。這根重要的“風箏”線,將會對衛星實施更好的、更精確的控制。
來源:2022年5月4日出版的《環球》雜誌 第9期
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