专家解读嫦娥三号地面应用系统_中国访谈

活动标题

解读嫦娥三号地面应用系统

活动描述

时间：2013年12月14日 18:00
简介：地面应用系统负责嫦娥三号探测器科学探测计划的制定，有效载荷运行管理，探测数据的接收、处理、解译和管理，组织开展科学数据的应用和研究。在这次嫦娥三号任务中，地面应用系统的工作情况如何？接下来还有哪些关键任务？针对这些问题，地面应用系统业务运行管理分系统副主任、设计师王芳和地面应用系统数据管理分系统主管设计师张舟斌做客中国网《中国访谈》为大家做解读。

文字内容：

中国网:
“中国访谈世界对话”，欢迎各位的收看！地面应用系统负责嫦娥三号探测器科学探测计划的制定，有效载荷运行管理，探测数据的接收、处理、解译和管理，组织开展科学数据的应用和研究。在这次嫦娥三号任务中，地面应用系统的工作情况如何？接下来还有哪些关键任务？针对这些问题，今天我们演播室请来了地面应用系统业务运行管理分系统副主任、设计师王芳和地面应用系统数据管理分系统主管设计师张舟斌为大家做解读。

2013-12-14 16:51:11
中国网:
二位好！欢迎做客我们的节目！

2013-12-14 16:51:39
王芳:
大家好！

2013-12-14 16:52:09
张舟斌:
大家好！

2013-12-14 16:52:45
中国网:
地面应用系统比喻为“天”与“地”的“管家”，这个“管家”到底是个怎样的系统，又包括哪些分系统呢？

2013-12-14 17:05:48
张舟斌:
地面应用系统是依托在中科院国家天文台月球与升空探测研究部建立的，您刚才很形象地把地面应用系统比喻为连接“天”与“地”的“管家”，我想体现在两方面：

第一，根据我们的科学目标以及月球环境的具体情况，制定科学的探测计划。在嫦娥三号任务中，我们需要根据获取到关于月球表面一些影像数据，去选取那些我们认为比较有价值的探测目标，指挥科学探测仪器去工作，去开展一些探测的活动。

第二，这些科学仪器在完成探测之后，我们需要把它的那些数据接收下来传回到我们总部，在后期对它们进行处理及后续进行应用研究。

您刚才说的几个分系统，此次嫦娥三号任务中一共设计了7个分系统。

2013-12-14 17:06:09
中国网:
这七大分系统名称给我们简单介绍一下。

2013-12-14 17:06:42
张舟斌:
首先是数据接收分系统，它的主要责任是把数据从天上接收下来。

第二，接收下来之后，它会把这个数据传到我们运行管理分系统，运行管理分系统主要是负责月球着陆器上有效载荷的数据以及整个地面应用系统内部业务流程的统一协调管理。

第三，还有一个分系统是这次针对嫦娥三号任务新设立的一个分系统叫遥科学探测分系统，主要是负责巡视器上的有效载荷，对它进行管理，比如要去哪个地方进行探测、进行路径规划和科学活动的开展。

第四，这些数据下来之后，我们需要把它送到预处理分系统，需要利用一定的模型或一定的算法，把这些数据给处理出来。

第五，所有这些接收下来的数据以及处理成的数据，我们都要把它最后送到数据管理分系统存储起来，管理起来，包括后续我们会把这些数据分发给全国的科学家以及普通公众。

第六，这些数据存储起来之后，我们最后要送到科学应用与研究分系统，由他们来组织对它们进行研究。

第七，在嫦娥三号任务中还有一个非常重要的分系统叫通信与网络分系统，主要是和我们整个地面应用系统以及其他各个结点提供通信和网络的保障。

主要是这七个分系统。

2013-12-14 17:06:59
中国网:
地面应用系统在这次嫦娥任务中扮演的是个什么角色？

2013-12-14 17:07:57
王芳:
作为嫦娥工程的五大系统之一，地面系统在其中扮演着头和尾的角色，形象地说，我们起得最早，也睡得最晚，在工程方案和设计阶段，我们首先要在首席科学家那里进行载荷配置需求的提出，再之后我们会对天上的有效载荷进行长期管理，接下来我们还会对科学数据进行接收、传输、处理、解译，数据产品的生成，之后还要进行归档，在全国乃至世界各地进行数据发布。

2013-12-14 17:10:35
中国网:
我们在这几天的新闻中也反复听到“有效载荷”这个词，它到底指的是哪些内容？

2013-12-14 17:10:49
王芳:
有效载荷在我们这里主要是讲进行科学探测的设备。主要是指在着陆器、巡视器上搭载的进行科学探测的设备，比如测月雷达、月基光学望远镜、极紫外相机等。

2013-12-14 17:11:05
中国网:
嫦娥三号任务所有的科学数据都是由地面系统来接收的，尤其是现在嫦娥三号任务距离非常遥远，是如何确保科学数据的有效接收的呢？

2013-12-14 17:11:20
张舟斌:
我们现在地面应用系统建设有两大天线，一是位于北京密云站的50米的天线，二是位于云南昆明站的40米的天线，这两个天线我们在嫦娥三号执行任务中会同时接收数据，这两个天线也在嫦娥一号和嫦娥二号任务中使用，并顺利完成数据接收任务。除此之外，我们在这两个地面站进行接收系统数据时，对关键核心设备我们都采用了“双机热备”模式，这样可以最大限度确保能够很可靠顺利地把这个数据接收下来。

我们这次嫦娥三号任务在数据接收方面主要是把巡视器和着陆器上的数据接收下来，它对我们数据接收系统提出了新的任务和要求，我们这次也是针对它提出的任务要求和特点把数据接收系统进行适应性改造和优化，使它具有更好的工作状态和性能指标，从而确保我们嫦娥数据能够很顺利地下来。

2013-12-14 17:11:53
中国网:
我们知道，这次接收数据有个距离的问题，非常遥远。月球表面的环境对这次任务来说也是个新的考验，您认为月球环境表面对这次数据接收有一定影响吗？

2013-12-14 17:12:08
张舟斌:
影响肯定是存在的，当然月球首先离地球距离比较遥远，月球表面上的环境肯定会对我们数据接收造成一定的干扰或者引入一定的噪声。我们主要是从几方面：

第一，在做系统设计时，我们首先从技术层面上对它进行充分考虑，比如我们采用了大口径天线，在链路设计、信道编码等方面技术层面上对它进行了优先考虑，使它能够具备把数据接收下来的能力。

第二，月球上面，大家都知道，白昼的话有时候温度会非常高，不利于月球探测器在上面工作，我们会在它温度比较高的时候不让它工作，不接收数据，再挑选合适的时机把这些数据再顺利地接收。

2013-12-14 17:12:24
中国网:
有效载荷在轨运行管理包括很多内容，您能给我们介绍一下吗？

2013-12-14 17:12:39
王芳:
主要包含两方面的内容，一是对天上有效载荷进行监视，根据监视的实时有效载荷工作状态，包括轨道状况，探测器平台状况，太阳光照角度，结合探测目标综合地进行科学设备控制决策。根据这个决策生成有效载荷生成计划。

嫦娥三号会结合嫦娥一号、二号处理出来的遥感数据图象，对月表进行虚拟场景的重构，再结合现在载荷工作情况、探测器平台情况以及科学目标再进行推演和仿真，我们会提出一个科学探测需求，包括科学探测点的选取等等，会生成具体上行数据注入和指令，可以控制科学载荷具体工作的指令，上行对它进行控制。

2013-12-14 17:12:55
中国网:
需要针对有效载荷进行采集的各项参数值包括哪些内容？如何根据这些数值来判断它们的状态？

2013-12-14 17:13:29
王芳:
有效载荷下行速度包括三类：

一是遥测参数，这是反映有效载荷工作的基本生命体征状态，电压、电流、温度，就像人一样，你可以通过他的心跳和呼吸判断他的基本状况。

二是工程参数，有效载荷在进行科学探测过程中反映它一些状态的探测，反映的要比遥测参数更全面，包括电压、电流、温度，还包括上行指令执行情况，时间同步情况，内存使用情况，与其他系统进行交互情况，都会反映出来。

三是科学数据。

主要是包括这三方面的内容。

2013-12-14 17:13:43
中国网:
我感觉这三方面的内容好像随时都要对飞船进行监控。我们平时工作的状态也就是非常得紧张了？

2013-12-14 17:13:58
王芳:
这个主要是针对像嫦娥一号、嫦娥二号，有人说我们是“月光工作日”。

2013-12-14 17:14:13
中国网:
什么叫“月光工作日”？

2013-12-14 17:14:26
王芳:
月亮每天会延后一段时间，一个月一个轮回，我们地面站能见到月亮就是我们工作的时候，这不分白天与黑夜。

2013-12-14 17:14:38
中国网:
张老师，您的感受是什么？

2013-12-14 17:14:50
张舟斌:
就像王老师说的，我们当时的工作状态，用李总的话叫“跟着月亮走”，其他人上班，正常早8点或9点上班，下午5、6点下班了，而我们经常需要通宵值班，完成数据接收、数据处理和数据管理工作，我们后续可能还需要做一些产品出来向公众发布，让更多人和我们一起分享嫦娥的科学成果。

2013-12-14 17:15:19
中国网:
听着挺浪漫，工作的时间和月亮有关系，但还是很辛苦的。其实在地面应用系统中，数据处理和科学研究也是它的一个重要组成部分了，接收仪器产生的电信号要采取定标数据产生物理量，物理量还要转化科学量，这到底是个怎样的过程呢？

2013-12-14 17:15:40
张舟斌:
科学仪器在探测时所得到的数据本身是个电信号，比如电压值或电流值，这个电信号对于我们科研人员来讲是毫无意义的，因为我们关心的是它的在物理量上的长，比如具体有多长，距离有几米，温度有多少度，这就存在需要把电信号的值和物理量的值之间建立一种对应的关系，这种过程实际是定标的过程。我们在巡视器和着陆器上面搭载的有效载荷，把它们发出去在地面上就要完成定标的过程。至于科学量，因为有时候物理量的值并不能直接解释科学的问题，比如嫦娥三号搭了一个测月雷达，所测的数据代表物理上的意义，比如回波信号的强度，测月雷达所要解决的科学问题是希望通过它能测得月亮的厚度，直观上来讲，这两者没有很必然的联系，我们需要通过一定的科学模型进行反演，两者之间又建立另外一层关系，从而解释我们的科学问题或者把这个科学问题解决掉，是这样的过程。

2013-12-14 17:15:54
中国网:
在此次任务“落月”整个过程中，地面应用系统它的主要工作有哪些呢？

2013-12-14 17:16:07
王芳:
主要工作包括两个方面，地面应用数据接收分系统，他们会参加VLBI甚长基线干涉测量工作，对探测器在下落过程中进行轨道位置精确测量；第二部分是降落相机在下降过程中会开机工作，会对着陆区的月表在不同高度进行实时成像，地面接收系统会实时接收降落相机拍摄成像的数据，我们会对这个数据进行实时传输、处理和实时快速显示。

2013-12-14 17:16:25
中国网:
这次着陆过程中，着陆器和巡视器要完成互拍任务，互相拍很多照片，这次携带的照相机是什么样的呢？

2013-12-14 17:17:00
王芳:
我们的探测器在下落之后首先会进行月面初始化，接着会进行两器分离，在巡视器行驶到距离着陆器一定距离的时候会进行互望，进行双器互拍，在着陆器安装有地形地貌相机，在巡视器上安装有全景相机。

2013-12-14 17:17:20
中国网:
在这次互拍的过程中有哪些关键点需要关注呢？

2013-12-14 17:17:36
王芳:
需要关注的点主要包括当时我们相机的工作状态是不是稳定，包括它的温度、电压、电流。另外，当时太阳的高度、角度、方向，整个探测器在月球上的姿态等等。

2013-12-14 17:17:49
中国网:
也是非常关键的一个环节。

2013-12-14 17:18:00
王芳:
对。

2013-12-14 17:18:13
中国网:
两位在参加此次任务过程中感受如何？

2013-12-14 17:18:26
王芳:
其实是又紧张又骄傲的，为什么这样说？因为这是中国第一次软着陆近月探测，就是因为是第一次，所以我们有很多技术上的难点、观测点，所以，我们的压力比较大，也比较紧张。

2013-12-14 17:18:39
张舟斌:
我想首先非常幸运，也能够非常荣幸地参加这么一个伟大的工程，可能从小的时候也没想到将来有机会能够参与一项工作，要说感受的话，通过嫦娥一号、嫦娥二号任务的执行以及这次嫦娥三号任务的执行，在工作中感受最深的是对于工作的岗位职责、对于工作细致认真的要求会非常的高。

因为我们地面应用系统一共是七个分系统，每个分系统下面设置了很多岗位，所以工作的时候，同时有好几十个工作岗位的人一起互相配合，才能保证把整个工作顺利地走下来。如果其中因为一个岗位上工作人员的失误导致整个流程走不下来的话，中间会造成比较大的损失，或者对我们工作带来很大的困扰，所以希望每个人以非常高的责任心担负起职责，非常认真细致处理工作中的每一个动作。

2013-12-14 17:18:52
中国网:
两位都参加了嫦娥一号和嫦娥二号的任务，现在嫦娥一号留在了月球，嫦娥二号留在了太空中，二位觉得嫦娥一号和嫦娥二号给嫦娥三号带来了什么？

2013-12-14 17:19:07
王芳:
嫦娥一号和嫦娥二号成功地完成了它们的历史使命，为嫦娥三号提供了非常丰富的经验支持，比如在有效载荷配置、有效载荷系统运行管理方面，都给我们提供了非常丰富的经验。

2013-12-14 17:19:24
张舟斌:
第一，嫦娥工程是我们国家首次进行地外天体的探测，通过前期嫦娥一号、嫦娥二号任务的执行，我们在这两个任务当中验证了一些关键的技术，同时又提出了很多创新点，这对于我们国家来讲，相当于在航天技术是个循序渐进、逐步积累的过程。我相信，嫦娥一号、二号这两个任务的执行会为嫦娥三号提供技术经验上的积累或者会给嫦娥三号很多创新技术提供保障，这是一方面。

第二，我想通过前期嫦娥一号和嫦娥二号执行，我们获得了很多科学数据，这些数据对于我们嫦娥三号以及将来后续开展月球探测活动，可以提供很多很好的基础性的科学材料，这次嫦娥三号着陆的虹湾区域，我们在嫦娥二号就已经获取了在局部分辨率优于1.5米的数据，这样我们在前期做方案或做设计的时候就可以勘查落下去的区域是什么样的状态，争取能够选出一个比较好的、比较适合它进行降落的地方。

我想主要是这两个方面。

2013-12-14 17:19:37
中国网:
再次感谢二位参加我们的节目，让我们一起等待嫦娥三号任务的胜利完成，也感谢网友的收看！再会！

2013-12-14 17:19:51
中国网:
（责编：齐凯主持人：齐凯图片：杨楠导播：李哲后期：李哲摄像：郭天虎庞睿）

2013-12-14 17:20:13