三艘的故事告诉我们什么道理-

三艘的故事告诉我们什么道理

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11月底，大家翘首以盼的嫦娥5号探测器将由长征5号火箭托举升空，奔向40万公里外的月球。嫦娥5号将进行月球着陆、深达2米的钻探采样，并将月球岩石和土壤样本送回地球，这是自1976年前苏联Luna-24探测器从月球采样170克月壤以来，时隔44年人类的又一次月球采样活动。

留意新闻的朋友一定注意到，在长征5号运载火箭发射前，我们已经连续派出了远望5号、6号和远望3号航天测量船奔赴大洋，为此次嫦娥5号任务提供遥测和通信支持。也就是说除了正在维护改造的远望7号，我们出动了所有的大型远洋测量船，这是近年来少有的举动。

远望3号测量船

有朋友提出这样的疑问：我们的北斗卫星导航系统已经组网成功，天链卫星也已经投入使用，为什么现在发射航天器还要依靠落后的测量船？美国早就不需要测量船了，是不是说他们比我们先进得多？

测量船曾经是航天发射的必备

在许多人的印象里，航天发射就是“5-4-3-2-1-点火”，火箭喷射着炙热的火焰将卫星或飞船托举升空，控制中心大屏幕里显示出它的轨迹，然后就成功了。其实发射火箭远不是我们看到的这么简单，更不是射完就了事，火箭的轨道设计以及发射之后精确的跟踪测量与控制才是决定发射成败的关键。

长征5号火箭发射

1969年7月，NASA用阿波罗11号飞船将三名宇航员送到月球，其中阿姆斯特朗和奥尔德林成功登陆月球。为了实现这次伟大的航行，早在1964年，美国人就已经在全球各大洲建设了28个卫星通信站和多部直径达9.15米的卫星天线。尽管有了这么多站点，但还是有许多地方无法覆盖，于是美国又将一些大型货船装上雷达天线改造成航天测控船，放在太平洋、印度洋和大西洋上，其中代表性的是“红石号”和“水星号”。

美国“红石号”测量船

美国前前后后一共建造或改装了24艘测量船，是当之无愧的大户。前苏联和俄罗斯共有3艘，其中最具代表性的是尤里·加加林号测量船，这艘标准排水量达53500吨的巨舰为前苏联的航天以及探月事业做出了杰出贡献。

前苏联“尤里·加加林号”测量船

我国的大型航天远洋测量船前后共造了7艘，现在服役的是远望3、5、6、7号测量船。

随着遥测技术的进步，发达国家部署航天测量船越来越少，另一个主要原因是航天大国美国在全球各地拥有了数以百计的卫星地面站，通过将这些站点联成网络，NASA和欧洲航天局可以有效地开展环绕地球轨道的卫星发射以及深空探测任务。

我们为什么需要测量船？

一个简单的道理：我们国内的卫星测控网络很完善，但海外地面站非常缺乏，因此在进行某些航天发射的时候需要派测量船去弥补空白。

有朋友会问，我们的北斗卫星导航系统已经组网成功，利用北斗可以精确定位；同时我们的天链系统可以实现星地间通信，它们可以实现对嫦娥5号的测控和信号传输吗？答案是否定的。

北斗星座覆盖了地球表面和低轨道

当发射近地轨道卫星时，由于它的轨道距离地面大约在200~2000公里高度，基本处于北斗卫星信号的覆盖范围，因此只要卫星上携带了相关的信标和设备，依靠北斗卫星进行导航看起来问题不大。事实上，我们在发射大部分对地遥感卫星时也并没有派出远望测量船。

但对于静止轨道卫星、月球轨道以及更遥远的深空探测任务，遥测的角度和距离就远远超出了北斗卫星所能覆盖的范围。

夜空中的月亮看起来很近，实际上它与地球的平均距离达38万公里，因此你看到这样的图像往往是错误的：

这是个错误的示意图

事实上如果完全按比例来显示地球与月球的距离，你会看到它们之间其实非常遥远。嫦娥5号将要执行的一项关键任务是月面采样返回，这要求着陆器上升段与月球轨道器在无人状态下精准交汇对接、轨道器点火脱离月球引力返回地球，在此过程中需要进行地面测控。在下面这张等比例图片里，绝大多数的卫星几乎是贴着地球在飞，因此指望这些卫星去给嫦娥5号导航不现实。

地球与月球相距遥远

为了准确跟踪嫦娥5号的飞行轨道，及时调整轨道参数，我们需要从地面上的大型雷达天线向航天器发射电磁波和相关指令，再通过返回的电磁波来计算航天器的位置、角度和前进速度。

一个棘手的问题是，月球绕地球公转一圈大约是28天，而地球每24小时就自转一圈，因此地球上任何一点朝向月球的时间是有限的，为了时刻接收到来自月球的信号，就需要在地球上多个地点设置雷达天线。

中国在阿根廷的卫星地面站

我们在阿根廷建设了卫星地面站，在欧洲和非洲也有合作运营地面站，欧洲航天局也将在西半球提供发射及返回阶段的地面遥测支持。但在广阔的太平洋上我们还缺乏卫星遥测设施，这就需要用远望测量船来承担遥测任务。

欧洲航天局将为嫦娥5号提供支持

目前远望5号正在太平洋上执行天通一号02星的测控任务，它应该会被部署到东太平洋；远望6号船于11月13日出发，它的预定阵位是菲律宾以东的太平洋海面；远望3号于11月19日出发，按照它18节的巡航速度，到长征5号发射窗口，它应该能航行8000公里，到达夏威夷附近海域执行任务。

远望5号在航行中

总结：

在嫦娥5号发射入轨、月面着陆、采样、月球轨道交会对接，以及返回任务的全过程都需要实时精准地遥测和遥控，因此它需要有多台强大的卫星天线时刻紧盯。

北斗卫星定位系统的卫星主要分布在地球中高轨道，它覆盖的范围主要是地球表面以及低轨道的太空，无法为高轨道和月球上的航天器提供定位和导航服务。

我们目前无法做到像美国那样在全球设置卫星地面站点，为了对嫦娥5号进行精准测控，就需要在太平洋上部署几艘航天测量船，通过与国内及海外地面站的相互配合，圆满完成嫦娥5号“绕、落、回”的壮举。