中國官方近日公佈，中國行星探測任務命名為“天問(Tianwen)系列”，2020年將實施的首次火星探測任務命名為“天問一號”，引發關注熱潮。
由中國科學院國家天文臺承建的首次火星探測工程地面應用系統，25日在天津成功實施完成70米天線反射體的整體吊裝，備受矚目。圍繞火星探測及新建70米天線進展等議題，中科院國家天文臺副臺長、中國首次火星探測工程副總設計師兼地面應用系統總指揮李春來26日進行解讀，透露70米天線今年10月能完全具備火星探測的數據接收能力。
中國行星探測為何首探火星
根據計劃，2020年中國將實施首次火星探測任務，目標是通過一次發射任務，實現火星環繞和著陸巡視，開展火星全球性和綜合性探測，並對火星表面重點地區進行巡視勘查。
中國行星探測首站為何選擇火星？李春來說，火星是太陽系中距離地球較近、自然環境與地球最為類似的行星之一，一直以來都是人類深空探測的熱點。從1961年至今，人類已實施火星探測活動達45次，但成功和部分成功的任務一共僅有22次。“可以說，除月球之外，火星是最受關注的天體。”
他認為，中國首次自主火星探測不僅在於探究火星生命的存在和演化過程等問題，更可藉此瞭解地球的演化歷史和預測地球的未來變化趨勢，同時也為人類開闢新的生存空間尋找潛在目標。探測和研究火星，最終目的是為地球和人類社會的可持續發展服務。
“天問一號”火星探測任務按計劃要一次性完成“繞、落、巡”三大任務，這也標誌著中國行星探測的大幕正式拉開。
火星探測數據接收是嚴峻挑戰
李春來指出，月球與地球距離約為36萬-40萬公里，而火星距離地球5600萬-4億公里，地火最遠距離約為地月距離的1000倍。火星探測對數據接收任務來說是一項嚴峻的挑戰，從火星來的信號衰減非常厲害，信號非常弱，沒有大口徑的天線，就不能完成數據接收的任務。
為實現中國首次火星探測工程來自4億公里距離之遙微弱信號的數據接收，中科院國家天文臺在天津武清站新建70米高性能接收天線(GRAS-4)，它是亞洲在建最大的單口徑全可動天線，是完成中國火星探測器科學數據接收任務的關鍵設備。
“我們在最遠的時候，很可能還得加上密雲的50米天線和40米天線，以及昆明的40米天線，4個天線同時接收數據，然後進行信號合成，才能完成火星探測數據的接收任務。”李春來說。
10月完全具備火星探測數據接收能力
李春來介紹，新建的70米天線為輪軌式全可動卡塞格倫天線，工作頻段為S、X和Ku，總重約2700噸，高72米，主反射面直徑70米，由16圈共1328塊高精度的實面板組成，面積相當於9個籃球場大小。它於2018年10月開工建設，計劃2020年竣工驗收。
反射體的整體吊裝完成，意味著70米天線主題結構基本完成，後續將進一步完成外圍6圈剩餘面板鋪設，以及伺服系統、饋源網絡和製冷接收機等設備安裝，還要進行一定時間的系統調試、校準和試運行，才能具備執行任務的能力。
李春來表示，預計到2020年10月，70米大天線能完全具備火星探測的數據接收能力。
他說，中國70米天線建成後，將成為亞洲最大的單口徑全可動天線，能大幅提高中國深空探測下行數據的接收能力，將為完成中國首次火星探測工程任務以及後續小行星、彗星等深空探測奠定堅實基礎。
