Китайська мережа глибокого космосу

Китайська мережа глибокого космосу (кит.: 中國深空網 / 中国深空网, піньїнь: Zhōngguó Shēnkōng Wǎng, англ. Chinese Deep Space Network, CDSN) — мережа наземних станцій, кораблів, а також ретрансляційних і навігаційних супутників, координована Сіаньським центром управління супутниками[1].

Опис

Вираз «мережа глибокого космосу» (深空网) вперше з'явився в китайській мові у 2009 році у зв'язку з китайською місячною програмою. У КНР «глибокий космос» визначають як усе на відстанях понад 80 000 км, тобто за межами найвищих орбіт супутників зв'язку та розвідки, якими керує Сіаньський центр управління супутниками[2]. З цього погляду станції стеження центру управління супутниками з їх 18-метровими антенами в Китаї та за кордоном, а також кораблі стеження, що базуються на станція стеження Цзяньїнь[en] у середній течії річки Янцзи, не належать до мережі глибокого космосу в прямому сенсі. Однак вони використовуються як підсистема на етапах зльоту та посадки місій до глибокого космосу[3].

Станції глибокого космосу

Станція далекого космічного зв'язку Сапала

Китайські орбітальні апарати Чан'е-1 (запущений 24 жовтня 2007) і Чан'е-2 (запущений 1 жовтня 2010)[4] залежали від підтримки станцій ESTRACK[en] Європейського космічного агентства. Однак після закінчення місії Чан'е-1 1 березня 2009 року відповідальні за місячну програму вирішили створити власні станції глибокого космосу для наступного етапу місячної програми — посадки на Місяць. Щоб мати можливість підтримувати безперервний зв'язок із зондами на Місяці, було б бажано розташувати навколо Землі три станції далекого космічного зв'язку, кожну на відстані 120 градусів довготи одна від одної. Оскільки спочатку вони були обмежені територією Китаю, спершу побудували станцію в префектурі Кашгар поблизу західного кордону країни та в Цзямуси в Маньчжурії на північному сході, введена в експлуатацію на початку 2013 року[2]. Станція далекого космічного зв'язку Сапала[en] в Аргентині з'явилася в квітні 2018 року[5].

Станція Кашгар отримала три додаткові 35-метрові антени для місячної місії Чан'е-5 і місії Тяньвень-1 на Марс. Чотири антени можна з'єднати в решітку, досягаючи продуктивності 66-метрової станції Цзямуси. Система почала регулярну роботу листопаді 2020 року й тепер відповідає не тільки за місію на Марс, але й за контроль корисного навантаження на місячному зонді Чан'е-4 і, перш за все, її місяцеході Юйту-2. Одночасне керування декількома місіями стало можливим завдяки тому, що чотири антени не тільки функціонують як взаємопов'язана решітка, але й можуть працювати незалежно одна від одної[6]. Це означало, що Головний відділ запуску супутників, відстеження орбіти та управління Сил стратегічного забезпечення[en] тепер мав наступні три станції далекого космічного зв'язку, які почергово забезпечували зв'язок із зондом понад 90 % часу[3]:

  • Кашгарська станція далекого космічного зв'язку: решітка з чотирма 35-метровими антенами в пустелі за 130 км на південь від Кашгара, приймач діапазонів S/X/Ka.
  • Станція далекого космічного зв'язку Цзямуси: 66-метрова антена в лісистіій місцевості за 45 км на південний схід від Цзямуси, приймач діапазонів S/X/Ka.
  • Станція далекого космічного зв'язку Сапала: 35-метрова антена в 75 км на північ від міста Сапала, приймач діапазонів S/X/Ka.

Станції приймання даних

Куньмінська станція приймання даних

Станції далекого космічного зв'язку використовують для контролю супутникових платформ. Вони отримують телеметричні сигнали від космічних зондів і марсоходів і контролюють їхній політ або подорож. За це відповідає команда управління, розташована в Пекінському центрі управління космічними польотами[en][7][8]. З іншого боку, дані про корисне навантаження (наукові прилади на борту зондів і марсоходів), отримує Китайська академія наук за допомогою власних антен. Для місячних місій починаючи з 2007 року було виділено дві менш використовувані радіоастрономічні антени з Міюньської обсерваторії поблизу Пекіна та Юньнаньської обсерваторії поблизу Куньміна[9].

Щоб отримувати дані про наукове обладнання орбітального апарату та марсохода місії Тянвень-1, академія наук у 2019—2020 роках побудувала власну антену діаметром 70 м на околицях Тяньцзіня. Хоча марсіанський зонд був запущений 23 липня 2020 року, антена використовувалася лише з 10 лютого 2021 року, коли зонд, керований станціями далекого космічного зв'язку, вийшов на орбіту навколо Марса та почав тримісячне дослідження передбачуваної зони посадки. Зараз в академії наук працюють такі станції приймання даних:

  • Станція приймання даних Міюнь: 50-метрова антена в Міюні[en] на північно-східній околиці Пекіна, приймач діапазону S/X.
  • Станція приймання даних Куньмін: 40-метрова антена на горі Фенікс в Куньміні на східній околиці Гуаньду[en], приймач діапазону S/X.
  • Станція приймання даних Уцін: 70-метрова антена в Уціні[en] на західній околиці Тяньцзіня, приймач діапазону S/X.

Дані про корисне навантаження, отримані від цих антен, збирають в штаб-квартирі Національної астрономічної обсерваторії Китайської академії наук у Пекінському районі Чаоян, де розташовані наземні сегменти Китайської місячної програми та Китайської марсіанської програми[de]. Там необроблені дані перетворюють на зображення та таблиці[10]. На відміну від станцій далекого космосу, станції приймання даних не мають передавачів. Наукова група, відповідальна за кожну місію, не може самостійно контролювати наукове обладнання, натомість повинна звертатися до військових, щоб, наприклад, виконати спектрографічні записи незвичайної геологічної формації. У Пекінському центрі управління космічним простором є група планування, яка розробляє план вимірювань, враховуючи такі фактори, як нахил місцевості або сонячне освітлення, і подає його групі управління. Група управління пише відповідні командні рядки та надсилає їх космічним апаратам, через станції глибокого космічного зв'язку[7][11].

Схема комунікації для місячної місії Чан'е 4. Цивільна станція (внизу) може лише приймати, військова станція (згори) може як приймати, так і передавати. Радіозв'язок між ретрансляційним супутником і апаратами на Місяці здійснюється в X-діапазоні, а зв'язок між наземними станціями на Землі та ретрансляційним супутником у звичайному режимі – в S-діапазоні.

Станції РНДБ

Радіотелескоп Тьянма

Чотири великі радіотелескопи національних астрономічних обсерваторій у Міюні, Шанхаї, Куньміні та Урумчі можуть бути з'єднані між собою, утворюючи Китайську РНДБ-мережу (中国甚长基线干涉测量观测网, CVN)[12], віртуальний радіотелескоп розміром з увесь Китай[13]. Дані РНДБ-спостережень збирають та обробляють на базі в Шешані Шанхайської астрономічної обсерваторії[14][15].

У просторі Земля — Місяць регулярний контроль траєкторії космічних зондів на менш критичних етапах місії здійснюють 18-метрові антени китайської армії, які визначають положення космічного апарата та його променеву швидкість. Вони здатні вимірювати положення й на відстанях понад 400 000 км, але вже з похибкою понад 100 км. Тому для точного визначення положення під час критичних етапів місії та розрахунку маневрів корекції орбіти Департамент запуску супутників, відстеження орбіти та контролю Сил стратегічної бойової підтримки використовує РНДБ-станції Академії наук, насамперед такі антени:

Для складних місій, таких як місія з повернення зразків Чан'е-5, також використовують станції приймання даних Міюнь і Куньмін в межах РНДБ-мережі. При використанні для потреб армії розрахунок позицій цілей здійснюють не в центрі обробки даних РНДБ в Шешані, а в командному РНДБ-центрі дослідження дальнього космосу, який був створений у 2018 році для місячної місії Чан'е-4 — також у Шешані[17][18]. Радіотелескопи підключені до командного центру через захищену мережу волоконно-оптичних ліній[19], й обчислення позиції займає одну хвилину[3].

З 2025 року кількість китайських місій у глибокий космос має різко зрости, тому Шанхайська астрономічна обсерваторія з вересня 2023 року будує на південному заході та північному сході Китаю ще дві РНДБ-станції. Разом із двома станціями поблизу Шанхаю та Урумчі тоді можна буде визначати положення двох космічних апаратів одночасно, не впливаючи на приймання даних у Міюні та Куньміні[20][21]:

Примітки

  1. ↑ 王美 та ін. (1 грудня 2018). 深空测控网干涉测量系统在“鹊桥”任务中的应用分析. jdse.bit.edu.cn (кит.). Процитовано 18 листопада 2023.
  2. ↑ а б 董光亮、李海涛 та ін. (5 березня 2018). 中国深空测控系统建设与技术发展. jdse.bit.edu.cn (кит.). Архів оригіналу за 1 травня 2023. Процитовано 18 листопада 2023.
  3. ↑ а б в 张克俭、孟庆海、吴艳华 (26 листопада 2023). 《神奇的嫦娥五号》 第4集 返回地球. tv.cctv.com (кит.). Процитовано 10 грудня 2023. Ab 8:30.
  4. ↑ Erik Soerensen. (30 вересня 2010). ESA to track China’s second Moon probe. esa.int (англ.). Процитовано 28 листопада 2023.
  5. ↑ Filmus visitó la Estación de Espacio Profundo de la CLTC-CONAE-NEUQUEN, un puente de cooperación con China y el mundo. argentina.gob.ar (ісп.). 4 квітня 2022. Процитовано 30 листопада 2023.
  6. ↑ 李国利、吕炳宏 (18 листопада 2020). 我国首个深空天线组阵系统正式启用. gov.cn (кит.). Процитовано 2 грудня 2023.
  7. ↑ а б “玉兔二号”：成月面工作时间最长月球车. clep.org.cn (кит.). 23 грудня 2019. Процитовано 5 грудня 2023.
  8. ↑ CNSA BACC promo video - to Space, the Explorer, the Youth на YouTube
  9. ↑ Lunar Exploration Program Ground Application System. nao.cas.cn (англ.). Процитовано 5 грудня 2023.
  10. ↑ Li Chunlai та ін. (30 листопада 2021). China’s Lunar and Planetary Data System: Preserve and Present Reliable Chang’e Project and Tianwen-1 Scientific Data Sets. springer.com (англ.). Процитовано 5 грудня 2023.
  11. ↑ 月表最强“打工人”——嫦娥四号从地球出发两周年啦！. clep.org.cn (кит.). 8 грудня 2020. Процитовано 6 грудня 2023.
  12. ↑ 浩然君 (2 серпня 2020). 从“天问一号”火星之旅的通信谈国内外深空通信相关技术发展及趋势. zhuanlan.zhihu.com (кит.). Процитовано 6 грудня 2023.
  13. ↑ China builds new radio telescope to support lunar, deep-space missions. chinadaily.com.cn (англ.). 16 вересня 2023. Процитовано 6 грудня 2023.
  14. ↑ 专家人才库 洪晓瑜. sourcedb.shao.cas.cn (кит.). Процитовано 6 грудня 2023.
  15. ↑ Introduction. radio-en.shao.cas.cn (англ.). Процитовано 6 грудня 2023.
  16. ↑ 洪晓瑜、王娜 та ін. (8 листопада 2020). VLBI技术研究进展及在中国探月工程的应用. jdse.bit.edu.cn (кит.). Процитовано 13 грудня 2023.
  17. ↑ 张建松 (12 лютого 2021). “问天”之路千锤百炼. xinhuanet.com (кит.). Процитовано 10 грудня 2023.
  18. ↑ 台工会组织探索天文科学家庭日活动. shao.ac.cn (кит.). 14 червня 2018. Процитовано 11 грудня 2023.
  19. ↑ 李磊俊 (23 липня 2020). 上海电信全力以赴保障火星深空探测发射. sh.sina.cn (кит.). Процитовано 10 грудня 2023.
  20. ↑ 孙自法 (16 вересня 2023). 中国科学院上海天文台日喀则40米口径射电望远镜项目启动建设. baijiahao.baidu.com (кит.). Процитовано 7 грудня 2023.
  21. ↑ 张静 (16 вересня 2023). 上海天文台40米口径射电望远镜西藏日喀则开工，保障探月四期. thepaper.cn (кит.). Процитовано 7 грудня 2023.

Посилання