本文作者:天疆说
中国科学院
中国科学院依托天文台系统与所属大学为探月工程和地月空间研究提供测定轨、导航与科学支撑,其中上海天文台以 VLBI 测定轨与深空定轨见长,国家天文台承担探月工程地面应用系统。从在库文献看,上海天文台的能力覆盖月球轨道 VLBI 实验准备、月面定位归算、地月空间平台目标监测与行星际定轨软件研制,是该院在地月空间方向最集中的研究力量。
地月空间 VLBI 测定轨
李志辉等来自中国科学院上海天文台,面向探月工程四期嫦娥七号任务中继星搭载的 4.2 m 口径 X 波段抛物面望远镜与地基望远镜构成的 40 万公里空地基线月球轨道 VLBI 实验,提出加权全频谱合成技术增强地基信号,理论推导了信号合成后的效果与两望远镜信号合成时的最优加权系数比值,并基于实测信号用网格搜索找到最优加权系数,利用嫦娥四号多组 VLBI 原始观测信号测试表明该算法可大幅提高基线射电源信号信噪比 [57]。
郭丽等联合统一 X 波段深空测距与 VLBI 测量数据计算嫦娥五号着上组合体的月面位置,采用联合统计定位方法并讨论数传与侧音差分单向测距两种信号对定位的影响,再以多项式拟合的运动学统计定轨方法归算上升器受控落月轨迹与落月位置,落月位置与单点定位结果符合在 40 m 内,落月时刻推算精确至毫秒 [41]。
深空定轨与地月空间目标监测
刘佳等针对地基光学监测系统对近地小行星在近太阳方向存在监测盲区的问题,提出以地月空间远距离逆行轨道为载体的天基光学平台跟踪定轨方法,仿真表明在 2 角秒测量精度与 3 年定轨弧长条件下对所选近地小行星的定轨精度可达几十公里量级,其中 Atira 型目标可达 10 公里以内,展示了地月空间平台对近地小行星监测的独特价值 [59]。
单荃等对上海天文台火星探测器定轨软件的动力学模型进行优化升级,增加了火卫一与火卫二的三体摄动、火星大气阻力摄动以及多种火星定向模型,利用 MEX 实测数据验证优化后定轨精度明显提升,并将软件应用于天问一号探测器环火轨道定轨计算,体现出该台从月球与地月空间向行星际延伸的测定轨能力 [32]。
