專家解讀嫦娥三號地面應用系統_中國訪談

活動標題

解讀嫦娥三號地面應用系統

活動描述

時間：2013年12月14日 18:00
簡介：地面應用系統負責嫦娥三號探測器科學探測計劃的制定，有效載荷運作管理，探測數據的接收、處理、解譯和管理，組織開展科學數據的應用和研究。在這次嫦娥三號任務中，地面應用系統的工作情況如何？接下來還有哪些關鍵任務？針對這些問題，地面應用系統業務運作管理分系統副主任、設計師王芳和地面應用系統數據管理分系統主管設計師張舟斌做客中國網《中國訪談》為大家做解讀。

文字內容：

中國網:
“中國訪談世界對話”，歡迎各位的收看！地面應用系統負責嫦娥三號探測器科學探測計劃的制定，有效載荷運作管理，探測數據的接收、處理、解譯和管理，組織開展科學數據的應用和研究。在這次嫦娥三號任務中，地面應用系統的工作情況如何？接下來還有哪些關鍵任務？針對這些問題，今天我們演播室請來了地面應用系統業務運作管理分系統副主任、設計師王芳和地面應用系統數據管理分系統主管設計師張舟斌為大家做解讀。

2013-12-14 16:51:11
中國網:
二位好！歡迎做客我們的節目！

2013-12-14 16:51:39
王芳:
大家好！

2013-12-14 16:52:09
張舟斌:
大家好！

2013-12-14 16:52:45
中國網:
地面應用系統比喻為“天”與“地”的“管家”，這個“管家”到底是個怎樣的系統，又包括哪些分系統呢？

2013-12-14 17:05:48
張舟斌:
地面應用系統是依託在中科院國家天文臺月球與升空探測研究部建立的，您剛才很形象地把地面應用系統比喻為連接“天”與“地”的“管家”，我想體現在兩方面：

第一，根據我們的科學目標以及月球環境的具體情況，制定科學的探測計劃。在嫦娥三號任務中，我們需要根據獲取到關於月球表面一些影像數據，去選取那些我們認為比較有價值的探測目標，指揮科學探測儀器去工作，去開展一些探測的活動。

第二，這些科學儀器在完成探測之後，我們需要把它的那些數據接收下來傳回到我們總部，在後期對它們進行處理及後續進行應用研究。

您剛才説的幾個分系統，此次嫦娥三號任務中一共設計了7個分系統。

2013-12-14 17:06:09
中國網:
這七大分系統名稱給我們簡單介紹一下。

2013-12-14 17:06:42
張舟斌:
首先是數據接收分系統，它的主要責任是把數據從天上接收下來。

第二，接收下來之後，它會把這個數據傳到我們運作管理分系統，運作管理分系統主要是負責月球著陸器上有效載荷的數據以及整個地面應用系統內部業務流程的統一協調管理。

第三，還有一個分系統是這次針對嫦娥三號任務新設立的一個分系統叫遙科學探測分系統，主要是負責巡視器上的有效載荷，對它進行管理，比如要去哪個地方進行探測、進行路徑規劃和科學活動的開展。

第四，這些數據下來之後，我們需要把它送到預處理分系統，需要利用一定的模型或一定的演算法，把這些數據給處理出來。

第五，所有這些接收下來的數據以及處理成的數據，我們都要把它最後送到數據管理分系統存儲起來，管理起來，包括後續我們會把這些數據分發給全國的科學家以及普通公眾。

第六，這些數據存儲起來之後，我們最後要送到科學應用與研究分系統，由他們來組織對它們進行研究。

第七，在嫦娥三號任務中還有一個非常重要的分系統叫通信與網路分系統，主要是和我們整個地面應用系統以及其他各個結點提供通信和網路的保障。

主要是這七個分系統。

2013-12-14 17:06:59
中國網:
地面應用系統在這次嫦娥任務中扮演的是個什麼角色？

2013-12-14 17:07:57
王芳:
作為嫦娥工程的五大系統之一，地面系統在其中扮演著頭和尾的角色，形象地説，我們起得最早，也睡得最晚，在工程方案和設計階段，我們首先要在首席科學家那裏進行載荷配置需求的提出，再之後我們會對天上的有效載荷進行長期管理，接下來我們還會對科學數據進行接收、傳輸、處理、解譯，數據産品的生成，之後還要進行歸檔，在全國乃至世界各地進行數據發佈。

2013-12-14 17:10:35
中國網:
我們在這幾天的新聞中也反覆聽到“有效載荷”這個詞，它到底指的是哪些內容？

2013-12-14 17:10:49
王芳:
有效載荷在我們這裡主要是講進行科學探測的設備。主要是指在著陸器、巡視器上搭載的進行科學探測的設備，比如測月雷達、月基光學望遠鏡、極紫外相機等。

2013-12-14 17:11:05
中國網:
嫦娥三號任務所有的科學數據都是由地面系統來接收的，尤其是現在嫦娥三號任務距離非常遙遠，是如何確保科學數據的有效接收的呢？

2013-12-14 17:11:20
張舟斌:
我們現在地面應用系統建設有兩大天線，一是位於北京密雲站的50米的天線，二是位於雲南昆明站的40米的天線，這兩個天線我們在嫦娥三號執行任務中會同時接收數據，這兩個天線也在嫦娥一號和嫦娥二號任務中使用，並順利完成數據接收任務。除此之外，我們在這兩個地面站進行接收系統數據時，對關鍵核心設備我們都採用了“雙機熱備”模式，這樣可以最大限度確保能夠很可靠順利地把這個數據接收下來。

我們這次嫦娥三號任務在數據接收方面主要是把巡視器和著陸器上的數據接收下來，它對我們數據接收系統提出了新的任務和要求，我們這次也是針對它提出的任務要求和特點把數據接收系統進行適應性改造和優化，使它具有更好的工作狀態和性能指標，從而確保我們嫦娥數據能夠很順利地下來。

2013-12-14 17:11:53
中國網:
我們知道，這次接收數據有個距離的問題，非常遙遠。月球表面的環境對這次任務來説也是個新的考驗，您認為月球環境表面對這次數據接收有一定影響嗎？

2013-12-14 17:12:08
張舟斌:
影響肯定是存在的，當然月球首先離地球距離比較遙遠，月球表面上的環境肯定會對我們數據接收造成一定的干擾或者引入一定的噪聲。我們主要是從幾方面：

第一，在做系統設計時，我們首先從技術層面上對它進行充分考慮，比如我們採用了大口徑天線，在鏈路設計、信道編碼等方面技術層面上對它進行了優先考慮，使它能夠具備把數據接收下來的能力。

第二，月球上面，大家都知道，白晝的話有時候溫度會非常高，不利於月球探測器在上面工作，我們會在它溫度比較高的時候不讓它工作，不接收數據，再挑選合適的時機把這些數據再順利地接收。

2013-12-14 17:12:24
中國網:
有效載荷在軌運作管理包括很多內容，您能給我們介紹一下嗎？

2013-12-14 17:12:39
王芳:
主要包含兩方面的內容，一是對天上有效載荷進行監視，根據監視的實時有效載荷工作狀態，包括軌道狀況，探測器平臺狀況，太陽光照角度，結合探測目標綜合地進行科學設備控制決策。根據這個決策生成有效載荷生成計劃。

嫦娥三號會結合嫦娥一號、二號處理出來的遙感數據圖像，對月表進行虛擬場景的重構，再結合現在載荷工作情況、探測器平臺情況以及科學目標再進行推演和倣真，我們會提出一個科學探測需求，包括科學探測點的選取等等，會生成具體上行數據注入和指令，可以控制科學載荷具體工作的指令，上行對它進行控制。

2013-12-14 17:12:55
中國網:
需要針對有效載荷進行採集的各項參數值包括哪些內容？如何根據這些數值來判斷它們的狀態？

2013-12-14 17:13:29
王芳:
有效載荷下行速度包括三類：

一是遙測參數，這是反映有效載荷工作的基本生命體徵狀態，電壓、電流、溫度，就像人一樣，你可以通過他的心跳和呼吸判斷他的基本狀況。

二是工程參數，有效載荷在進行科學探測過程中反映它一些狀態的探測，反映的要比遙測參數更全面，包括電壓、電流、溫度，還包括上行指令執行情況，時間同步情況，記憶體使用情況，與其他系統進行交互情況，都會反映出來。

三是科學數據。

主要是包括這三方面的內容。

2013-12-14 17:13:43
中國網:
我感覺這三方面的內容好像隨時都要對飛船進行監控。我們平時工作的狀態也就是非常得緊張了？

2013-12-14 17:13:58
王芳:
這個主要是針對像嫦娥一號、嫦娥二號，有人説我們是“月光工作日”。

2013-12-14 17:14:13
中國網:
什麼叫“月光工作日”？

2013-12-14 17:14:26
王芳:
月亮每天會延後一段時間，一個月一個輪迴，我們地面站能見到月亮就是我們工作的時候，這不分白天與黑夜。

2013-12-14 17:14:38
中國網:
張老師，您的感受是什麼？

2013-12-14 17:14:50
張舟斌:
就像王老師説的，我們當時的工作狀態，用李總的話叫“跟著月亮走”，其他人上班，正常早8點或9點上班，下午5、6點下班了，而我們經常需要通宵值班，完成數據接收、數據處理和數據管理工作，我們後續可能還需要做一些産品出來向公眾發佈，讓更多人和我們一起分享嫦娥的科學成果。

2013-12-14 17:15:19
中國網:
聽著挺浪漫，工作的時間和月亮有關係，但還是很辛苦的。其實在地面應用系統中，數據處理和科學研究也是它的一個重要組成部分了，接收儀器産生的電信號要採取定標數據産生物理量，物理量還要轉化科學量，這到底是個怎樣的過程呢？

2013-12-14 17:15:40
張舟斌:
科學儀器在探測時所得到的數據本身是個電信號，比如電壓值或電流值，這個電信號對於我們科研人員來講是毫無意義的，因為我們關心的是它的在物理量上的長，比如具體有多長，距離有幾米，溫度有多少度，這就存在需要把電信號的值和物理量的值之間建立一種對應的關係，這種過程實際是定標的過程。我們在巡視器和著陸器上面搭載的有效載荷，把它們發出去在地面上就要完成定標的過程。至於科學量，因為有時候物理量的值並不能直接解釋科學的問題，比如嫦娥三號搭了一個測月雷達，所測的數據代表物理上的意義，比如回波信號的強度，測月雷達所要解決的科學問題是希望通過它能測得月亮的厚度，直觀上來講，這兩者沒有很必然的聯繫，我們需要通過一定的科學模型進行反演，兩者之間又建立另外一層關係，從而解釋我們的科學問題或者把這個科學問題解決掉，是這樣的過程。

2013-12-14 17:15:54
中國網:
在此次任務“落月”整個過程中，地面應用系統它的主要工作有哪些呢？

2013-12-14 17:16:07
王芳:
主要工作包括兩個方面，地面應用數據接收分系統，他們會參加VLBI甚長基線干涉測量工作，對探測器在下落過程中進行軌道位置精確測量；第二部分是降落相機在下降過程中會開機工作，會對著陸區的月表在不同高度進行實時成像，地面接收系統會實時接收降落相機拍攝成像的數據，我們會對這個數據進行實時傳輸、處理和實時快速顯示。

2013-12-14 17:16:25
中國網:
這次著陸過程中，著陸器和巡視器要完成互拍任務，互相拍很多照片，這次攜帶的照相機是什麼樣的呢？

2013-12-14 17:17:00
王芳:
我們的探測器在下落之後首先會進行月面初始化，接著會進行兩器分離，在巡視器行駛到距離著陸器一定距離的時候會進行互望，進行雙器互拍，在著陸器安裝有地形地貌相機，在巡視器上安裝有全景相機。

2013-12-14 17:17:20
中國網:
在這次互拍的過程中有哪些關鍵點需要關注呢？

2013-12-14 17:17:36
王芳:
需要關注的點主要包括當時我們相機的工作狀態是不是穩定，包括它的溫度、電壓、電流。另外，當時太陽的高度、角度、方向，整個探測器在月球上的姿態等等。

2013-12-14 17:17:49
中國網:
也是非常關鍵的一個環節。

2013-12-14 17:18:00
王芳:
對。

2013-12-14 17:18:13
中國網:
兩位在參加此次任務過程中感受如何？

2013-12-14 17:18:26
王芳:
其實是又緊張又驕傲的，為什麼這樣説？因為這是中國第一次軟著陸近月探測，就是因為是第一次，所以我們有很多技術上的難點、觀測點，所以，我們的壓力比較大，也比較緊張。

2013-12-14 17:18:39
張舟斌:
我想首先非常幸運，也能夠非常榮幸地參加這麼一個偉大的工程，可能從小的時候也沒想到將來有機會能夠參與一項工作，要説感受的話，通過嫦娥一號、嫦娥二號任務的執行以及這次嫦娥三號任務的執行，在工作中感受最深的是對於工作的崗位職責、對於工作細緻認真的要求會非常的高。

因為我們地面應用系統一共是七個分系統，每個分系統下面設置了很多崗位，所以工作的時候，同時有好幾十個工作崗位的人一起互相配合，才能保證把整個工作順利地走下來。如果其中因為一個崗位上工作人員的失誤導致整個流程走不下來的話，中間會造成比較大的損失，或者對我們工作帶來很大的困擾，所以希望每個人以非常高的責任心擔負起職責，非常認真細緻處理工作中的每一個動作。

2013-12-14 17:18:52
中國網:
兩位都參加了嫦娥一號和嫦娥二號的任務，現在嫦娥一號留在了月球，嫦娥二號留在了太空中，二位覺得嫦娥一號和嫦娥二號給嫦娥三號帶來了什麼？

2013-12-14 17:19:07
王芳:
嫦娥一號和嫦娥二號成功地完成了它們的歷史使命，為嫦娥三號提供了非常豐富的經驗支援，比如在有效載荷配置、有效載荷系統運作管理方面，都給我們提供了非常豐富的經驗。

2013-12-14 17:19:24
張舟斌:
第一，嫦娥工程是我們國家首次進行地外天體的探測，通過前期嫦娥一號、嫦娥二號任務的執行，我們在這兩個任務當中驗證了一些關鍵的技術，同時又提出了很多創新點，這對於我們國家來講，相當於在航太技術是個循序漸進、逐步積累的過程。我相信，嫦娥一號、二號這兩個任務的執行會為嫦娥三號提供技術經驗上的積累或者會給嫦娥三號很多創新技術提供保障，這是一方面。

第二，我想通過前期嫦娥一號和嫦娥二號執行，我們獲得了很多科學數據，這些數據對於我們嫦娥三號以及將來後續開展月球探測活動，可以提供很多很好的基礎性的科學材料，這次嫦娥三號著陸的虹灣區域，我們在嫦娥二號就已經獲取了在局部解析度優於1.5米的數據，這樣我們在前期做方案或做設計的時候就可以勘查落下去的區域是什麼樣的狀態，爭取能夠選出一個比較好的、比較適合它進行降落的地方。

我想主要是這兩個方面。

2013-12-14 17:19:37
中國網:
再次感謝二位參加我們的節目，讓我們一起等待嫦娥三號任務的勝利完成，也感謝網友的收看！再會！

2013-12-14 17:19:51
中國網:
（責編：齊凱主持人：齊凱圖片：楊楠導播：李哲後期：李哲攝像：郭天虎龐睿）

2013-12-14 17:20:13