【Kaiyun·開云，】在古人眼中，月亮是一個(gè)充滿詩意的星體，直到今天還帶給我們無盡的遐想。

　　時(shí)隔近兩年，中國探測(cè)器再一次重返月球。12月1日晚，又傳來好消息，嫦娥五號(hào)探測(cè)器已在月球正面預(yù)選著陸區(qū)成功著陸，這意味著我國嫦娥五號(hào)探月工程任務(wù)基本已完成了一半。如果接下來一切順利，嫦娥五號(hào)探測(cè)器將成功帶回月壤，成為繼美國、蘇聯(lián)之后，第三個(gè)完成此類任務(wù)的國家，而中國航天人為此已準(zhǔn)備了很多年。

嫦娥五號(hào)探測(cè)器發(fā)射成功

　　在很多人的想象中，宇宙總是“漆黑”一片，我們不免為“五姑娘”擔(dān)心。不過，有了中國“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”的精準(zhǔn)護(hù)航，“五姑娘”所走的每一步都顯得很有底氣。曾經(jīng)有這樣一部電影，影片中男主角雙眼能預(yù)知未來，并數(shù)次以此躲避了危險(xiǎn)。而“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”在探月中就起著這樣的作用。

　　不同于一般的望遠(yuǎn)鏡，嫦娥五號(hào)奔月背后的“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”由北京站、上海站、昆明站和烏魯木齊站以及位于上海天文臺(tái)的VLBI數(shù)據(jù)處理中心(VLBI中心)組成，這樣一張巨網(wǎng)所構(gòu)成的望遠(yuǎn)鏡分辨率相當(dāng)于口徑為3000多千米的巨大綜合口徑射電望遠(yuǎn)鏡，測(cè)角精度可以達(dá)到百分之幾角秒。簡單來說，就是把幾個(gè)小的望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合起來，來達(dá)到一架大望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)效果。

中國“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”的“前世今生”

　　要了解中國“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”的誕生，必須先要了解葉叔華其人。這位戰(zhàn)略科學(xué)家在1958年勇敢挑起了籌建我國世界時(shí)綜合系統(tǒng)的重任，我們現(xiàn)在使用的““北京時(shí)間””已和她的名字聯(lián)系到了一起。作為一位“時(shí)間”測(cè)量工作者，似乎沒有人比她更懂得“時(shí)間”背后所要付出的努力。

年輕時(shí)的葉叔華

　　甚長基線干涉測(cè)量（VLBI）在上世紀(jì)六七十年代還屬于一項(xiàng)新技術(shù)，但當(dāng)時(shí)的葉叔華已敏銳地看到了VLBI技術(shù)的應(yīng)用前景，在1973年就提出了發(fā)展VLBI的計(jì)劃。事實(shí)上，后來各國都開始采用VLBI技術(shù)，全球第一張黑洞照片用的就是這一技術(shù)。現(xiàn)在看來，如果沒有葉叔華的正確判斷，中國的時(shí)間測(cè)量技術(shù)可能很難達(dá)到今天的成就。

　　1981年10月，葉叔華擔(dān)任上海天文臺(tái)臺(tái)長，她突破重重困難爭取到了VLBI項(xiàng)目的科研經(jīng)費(fèi)，隨后又提出要在烏魯木齊建VLBI站點(diǎn)，很多人都對(duì)此感到不解。這又是葉叔華長遠(yuǎn)目光的一次體現(xiàn)，因?yàn)閂LBI站點(diǎn)間的距離越遠(yuǎn)，就意味著“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”分辨率越高。

工作中的葉叔華

　　時(shí)間來到2007年，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射，葉叔華一手搭建起來的VLBI測(cè)軌分系統(tǒng)迎來一次大考，結(jié)果只用了6分鐘就完成了VLBI測(cè)軌，后來的“嫦娥四號(hào)”和“天問一號(hào)”更是縮短到了1分鐘，這讓當(dāng)時(shí)的參與者大感驚訝。

　　現(xiàn)在，這臺(tái)“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”轉(zhuǎn)向了千里之外的嫦娥五號(hào)，為后者承擔(dān)探明前路的重任。和以往的探月任務(wù)不同，此次嫦娥五號(hào)直接用上了大推力的長征五號(hào)火箭，這是因?yàn)椤拔骞媚铩敝剡_(dá)8200公斤，還因?yàn)樘綔y(cè)器本身極其復(fù)雜，它由上升器、著陸器、返回器、軌道器四部分組成，各部分都有著不同的功用。

　　那么，VLBI測(cè)軌分系統(tǒng)是如何為嫦娥五號(hào)探測(cè)器工作的呢？

為“五姑娘”探路

　　在任務(wù)實(shí)施前，VLBI中心接收北京航天指揮控制中心（北京中心）發(fā)送的跟蹤時(shí)間計(jì)劃和探測(cè)器軌道預(yù)報(bào)參數(shù)等信息，制定VLBI觀測(cè)計(jì)劃，向北京中心和各觀測(cè)站發(fā)送VLBI觀測(cè)計(jì)劃和引導(dǎo)信息。此外，還有一項(xiàng)工作必不可少，那就是要保證各個(gè)測(cè)軌觀測(cè)站的持續(xù)供電，這樣“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”才能放心工作。

上海站（圖源：中科院上海天文臺(tái)）

　　從嫦娥五號(hào)成功發(fā)射到后續(xù)返回，各個(gè)VLBI觀測(cè)站必須開展全程的跟蹤觀測(cè)，記錄VLBI原始觀測(cè)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)向VLBI中心發(fā)送；VLBI中心處理了這些數(shù)據(jù)后，要將結(jié)果發(fā)送給北京中心；而后VLBI中心接收來自北京中心轉(zhuǎn)發(fā)的深空站測(cè)速測(cè)距數(shù)據(jù)，再利用VLBI和測(cè)速測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行定軌和定位，并按要求將探測(cè)器定位的結(jié)果發(fā)送給北京中心；最后在指揮員的統(tǒng)一指揮下，由各個(gè)操作手完成對(duì)探測(cè)器的操控。整個(gè)過程缺一不可。

　　嫦娥五號(hào)進(jìn)入預(yù)定軌道后，為了順利到達(dá)近月點(diǎn)，這期間就要依靠“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行多次中途修正。隨后在很長一段時(shí)間里，“五姑娘”像個(gè)旋轉(zhuǎn)的舞者那樣在環(huán)月飛行軌道上繼續(xù)進(jìn)行繞月運(yùn)動(dòng)，并在合適時(shí)機(jī)完成軌道返回組合體和上升組合體的分離。之后，望遠(yuǎn)鏡給出月面著陸點(diǎn)的精確坐標(biāo)。確定著陸點(diǎn)，嫦娥五號(hào)著陸上升組合體將進(jìn)行月面軟著陸，整個(gè)著陸下降的過程歷時(shí)15分鐘左右。

　　著陸成功后，“五姑娘”就要投入緊張的“挖土”工作了，因?yàn)榭衫玫臅r(shí)間僅有兩天。期間嫦娥五號(hào)探測(cè)器通過采樣封裝設(shè)備完成對(duì)月壤的鉆取、表取以及封裝。與此同時(shí)，“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”也在為月球軌道交會(huì)對(duì)接和樣品轉(zhuǎn)移做準(zhǔn)備。

嫦娥五號(hào)探測(cè)器著陸影像圖（圖源：新華社）

　　“挖土”任務(wù)完成后，嫦娥五號(hào)上升器將從月球起飛，這一過程可視為一次從月球發(fā)射航天器的無人實(shí)驗(yàn)。一旦上升器回到月球軌道，樣本需要被轉(zhuǎn)移至返回器上，這時(shí)嫦娥五號(hào)和背后的“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”才迎來真正的考驗(yàn)：上升器和軌道返回組合體與返回器的精準(zhǔn)對(duì)接。在寂靜無聲的月球上空，雙方開始對(duì)接，這不光需要深空測(cè)控技術(shù)的支持，還需要滿足光照需求以及姿態(tài)控制要求。

　　通過望遠(yuǎn)鏡的遠(yuǎn)程導(dǎo)引和近程導(dǎo)引技術(shù)，上升器與軌道返回組合體逐步完成交會(huì)對(duì)接，上升器中存放的月球樣本通過軌道器被返回器“吞入”肚中，隨后返回器預(yù)定時(shí)機(jī)加速進(jìn)入月地轉(zhuǎn)移軌道，踏上回家之路。

幫“五姑娘”回家

　　以往的探月任務(wù)中，中國的很多航天器要么在月球軌道上長久“徘徊”，要么脫離月球引力場(chǎng)，去往宇宙的更深處，安全返回還是第一次。因此，很有必要借助“超級(jí)望遠(yuǎn)鏡”來確定一個(gè)精確的返回軌道，并且還需要更多深空探測(cè)站來實(shí)現(xiàn)對(duì)嫦娥五號(hào)的凝望。

嫦娥五號(hào)“打水漂”（圖源：央視）

　　當(dāng)嫦娥五號(hào)軌道器攜返回器向地球呼嘯而來時(shí)，最有趣的一幕出現(xiàn)了。返回器首先會(huì)以第二宇宙速度沖向地球，在進(jìn)入地球大氣后，通過半彈道跳躍式再入返回技術(shù)重新跳出大氣層，再以第一宇宙速度進(jìn)行降落，最終返回器打開降落傘，平穩(wěn)安全地降落在預(yù)定地點(diǎn)。整個(gè)返回畫面就像是在太空中打水漂。

寫在最后

　　目前，嫦娥五號(hào)探測(cè)器已安然無恙地降落在月球表面，開啟了月壤采集之旅，之后我們的“五姑娘”仍然需要在漆黑的宇宙中前行，等待它的挑戰(zhàn)還有很多。而迎接嫦娥五號(hào)歸來的人們眼中滿含著熱望。

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