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这次成功吊起的GRAS 4号天线总重量约为2700吨，相当于3根40米长的天线，高72米，主反射面直径70米。它由16个圆形的1328块高精度实景面板组成，面积相当于9个篮球场的大小。
GRAS-4天线竣工后效果图。国家制图观察站
光明日报，北京，4月26日——在刚刚过去的第五个“中国空间日”，中国的首次火星探测任务被命名为“田文一号”。“田文1号”届时将离地球4亿公里。为确保探测信号的接收，中国科学院国家天文台建成的70米天线(以下简称GRAS-4天线)高性能接收系统于4月25日在天津武清成功吊起反射器。该项目建成后，将成为亚洲最大的单孔径全移动天线，并成为完成火星探测器科学数据接收任务的关键设备。
为什么中国选择火星作为第一个行星探索站？70m天线的独特之处是什么？它将扮演什么角色？中国科学院国家天文台副台长、中国首个火星探测项目副总设计师、地面应用系统总指挥李春来给出了答案。
要探索火星，首先必须解决长距离信号传输的问题。
根据该计划，中国将在2020年执行第一次火星探测任务“田文1号”。目标是通过一次发射任务实现“盘旋、坠落、巡逻”三大任务，开展火星全球综合探测，对火星表面关键区域进行巡逻探测。这也标志着中国行星探索大幕的正式拉开。
为什么是火星？李春来说，火星是太阳系中靠近地球的行星之一，其自然环境与地球最为相似。深度空一直是人类探索的热点。自1961年以来，已经进行了45次火星探索活动，但只进行了22次成功和部分成功的任务。可以说，除了月球，火星是最受关注的天体。
中国第一次自主火星探测不仅是为了探索火星上生命的存在和演化，也是为了了解地球的演化历史和预测地球未来的变化趋势。同时，它也为人类寻找潜在目标开辟了新的空间。探索和研究火星的最终目标是为地球和人类以及人类社会的可持续发展服务。
然而，月球与地球之间的距离约为360，000-400，000公里，而火星与地球之间的距离为56，000-400，000公里，地球与火之间的最远距离约为地球与月球之间距离的1000倍。“发射信号的衰减与距离成正比。具有相同传输功率的信号将非常微弱地到达地球。增加地面接收天线的孔径，即接收面积，是提高信号信噪比的基本途径，这就是为什么要建造GRAS-4天线。”李春来说。
多天线阵列模式确保信号“捕捉”
“火星探测是对数据接收任务的严重挑战。来自火星的信号非常微弱。没有这种大口径天线，数据接收任务就无法完成。”李春来说，与月球探测任务不同，这次火星探测任务的数据接收模式从单天线接收改为多天线阵列形成模式。
根据计划，GRAS 4号天线将与北京密云站的GRAS 1号(50m口径)和GRAS 3号(40m口径)天线以及云南昆明站的GRAS 2号(40m口径)天线联合观测，同时接收数据，达到最大接收性能指标，然后进行数据合成，从而提高星地链路传输码率，为中国获得更多科学数据和更多展示科学成果奠定坚实基础。
记者了解到，GRAS 4号天线此次成功吊装的总重量约为2700吨，相当于3根40米长的天线，高72米，主反射面直径70米。它由16个圆形的1328块高精度实景面板组成，面积相当于9个篮球场的大小。它采用了多项新技术，如伞状结构反射镜支架、一次和二次反射镜修正整形技术和多波段组合设计技术，在降低系统噪声的同时提高天线效率，提高抗干扰能力。除了接收火星探测数据，它还可以接收其他行星或其他深度空的数据。
它将成为亚洲最大的单孔全移动天线。
根据计划，GRAS 4号天线将于2018年10月开工建设，计划于2020年竣工验收。李春来表示，该天线建成后，将成为亚洲最大的单孔径全移动天线，可大大提高中国深度空探测下行数据的接收能力，为完成中国首个火星探测项目任务及后续小行星和彗星等深度空探测奠定坚实基础。
“对于中国乃至亚洲最大的全移动天线来说，这都是不可想象的，因为它的口径大、工期紧，而且在不到两年的时间内就完成了建设和验收。”李春来表示，为确保工程质量，技术团队建立了施工技术和进度管理紧密结合大型天线施工关键技术的管理体系。天线基础设施建设和天线开发并行工作，通过并行技术尽可能缩短现场安装时间。天线反射器采用整体吊装方案，天线反射器与天线座平行建造。天线伺服设备也提前进场，后期与天线结构同步施工。
这一整体吊装的完成也意味着天线主体结构的基本完成。但是，吊装完成后，将进一步完成6轮周边剩余面板的铺设以及伺服系统、馈电网络、制冷接收器等设备的安装。只有经过一定时间的系统调试、校准和试运行，设备才有能力执行任务。“预计到今年10月，GRAS 4号天线将具备火星探测的全部数据接收能力。”李春来说。(记者杨舒)
责任:张静文
