相比登月所跨越的38萬千米，地球到火星需要跨越幾千萬千米的距離，“天問一號”探測器約飛行7個月，才可到達火星，此后，著陸巡視器軟著陸于火星表面，在著陸區(qū)附近開展巡視探測，環(huán)繞器開展為期2年的中繼和遙感探測。

要想從幾千萬千米外接收到清晰準確的信號，測控系統(tǒng)功不可沒。

“測控系統(tǒng)在整個任務(wù)期間，主要負責完成對探測器各飛行階段的測定軌、狀態(tài)監(jiān)視、飛行控制，對著陸巡視器在火星表面探測階段的操作控制等任務(wù)。”中國電科技術(shù)專家表示，與近地軌道相比，本次任務(wù)的最遠作用距離達到4億千米，對測控系統(tǒng)提出了更新、更高、更嚴的要求。

中國電科發(fā)揮在歷次航天發(fā)射中積累的測控通信經(jīng)驗，配備了系列測控設(shè)備，為火星探測器在茫茫“星辰大海”中測定軌保駕護航。

佳木斯深空測控站，精準信號捕捉發(fā)回的“全能手”。作為測控系統(tǒng)的主要參試設(shè)備，佳木斯深空測控站是我國首個超大口徑天線深空測控站，可為月球二期、三期探測，火星探測以及后續(xù)深空探測任務(wù)提供測控通信支持。

中國電科作為佳木斯深空測控站的總體單位，為提高深空測控站性能，對佳木斯深空測控站進行了適應(yīng)性改造。“在本次火星探測任務(wù)中，最遠距離達到1.9億千米，意味著火星探測器發(fā)出的下行信號到達地球時已極其微弱，如何捕捉到精準信號，佳木斯深空測控站作用極其重要。”中國電科中電天奧總設(shè)計師杜丹介紹，佳木斯深空測控站配有低溫超導接收機和66米大口徑天線，好比一個靈敏度極高的“聽診器”，負責在外太空噪聲中尋找并捕獲探測器信號，并解調(diào)出探測器供電、溫度、儀表工作狀態(tài)、科學試驗數(shù)據(jù)等各種參數(shù)。當探測器到達火星后，配有10kw連續(xù)波超大功放的佳木斯深空測控站好比一個作用距離極遠的“遙控器”，將地面的指令發(fā)送給衛(wèi)星，實現(xiàn)探測器變軌、打開太陽能帆板、著陸巡視器的軟著陸、試驗儀器的控制等。此外，佳木斯深空測控站還可以起到“數(shù)據(jù)高速公路”的作用，實現(xiàn)圖像等數(shù)據(jù)的傳輸，接收并解調(diào)著陸巡視器拍攝的火星表面的圖像數(shù)據(jù)等。

亞洲最大單口徑全可動天線，高質(zhì)量、高可靠信號回傳的“收發(fā)機”。“我們都知道，地火最遠距離約為地月距離的1000倍。發(fā)射信號的衰減與距離的平方成正比，相同發(fā)射功率的信號到達地球?qū)⒎浅Ｎ⑷酰龃蟮孛娼邮仗炀€的口徑，也就是接收面積，是提高信號信噪比的基本途徑。”中電網(wǎng)通39所技術(shù)專家表示，為實現(xiàn)我國首次火星探測工程來自4億千米距離之遙的微弱信號數(shù)據(jù)接收，中國電科承擔建設(shè)了70米天線（GRAS-4）高性能接收系統(tǒng)，該系統(tǒng)建成后將成為亞洲最大的單口徑全可動天線，能夠大幅度提高我國深空探測下行數(shù)據(jù)的接收能力，在提高天線效率的同時減少了系統(tǒng)噪聲，提高了抗干擾能力，具備穩(wěn)定接收微弱人造數(shù)據(jù)信號和感知極微弱宇宙自然天體輻射電磁波等功能，為完成我國首次火星探測工程任務(wù)以及后續(xù)的深空探測任務(wù)提供堅實基礎(chǔ)。

此外，中電網(wǎng)通還研制安裝了35米深空探測天線陣，它也是我國首個深空探測天線陣，由多臺35米波束波導天線組成，可為地面與星際探測器之間建立高質(zhì)量、高可靠的射頻信道，完成數(shù)據(jù)接收任務(wù)，可服務(wù)于我國探月和火星探測工程，助力我國在深空探測領(lǐng)域進入世界先進行列。

高功放設(shè)備，“天問一號”運行路線的“遙控器”。要完成對“天問一號”姿態(tài)和軌道的調(diào)整，需要大口徑天線向衛(wèi)星傳輸信號，這個過程中，需經(jīng)過高功放設(shè)備進行功率的放大。電科防務(wù)27所空天事業(yè)部總經(jīng)理、高級工程師單秀旭表示，深空測控系統(tǒng)高功放要求極高，尤其是在各頻段極限功率輸出時，實現(xiàn)難度之高在國內(nèi)前所未有。27所項目團隊人員經(jīng)過多年努力，成功研發(fā)高功放系列設(shè)備，成功執(zhí)行了嫦娥二號、嫦娥三號、嫦娥四號等多項具體任務(wù)。

針對此次火星探測任務(wù)要求的具體特點，27所團隊又成功研制出某頻段超大功率高功放樣機，首次實現(xiàn)了在深空測控領(lǐng)域該頻段超大功率連續(xù)波功率穩(wěn)定輸出的能力，為后續(xù)工作打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。