《環球時報》記者26日從中國科學院國家天文台了解到，為實現我國首次火星探測工程來自4億公里距離之遙的微弱信號的數據接收，中國科學院國家天文台在天津武清站新建了70米天線（GRAS-4）高性能接收系統。

　　4月25日，70米天線在天津武清成功進行了反射體的整體吊裝。該項目建成後將成為亞洲最大的單口徑全可動天線，是完成火星探測器科學數據接收任務的關鍵設備。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。

　　GRAS-4天線為輪軌式全可動卡塞格倫天線，工作頻段為S、X和Ku。該天線採用了主副反射面修正賦型技術和多頻段組合設計技術，在提高天線效率的同時降低了旁瓣電平，減少了系統噪聲，提高了抗干擾能力。GRAS-4天線於2018年10月開工建設，計劃於2020年竣工驗收。總重約2700噸，主反射面直徑70米，由16圈共1328塊高精度的實面板組成。

　　與探月任務不同的是，在首次火星探測任務中，數據接收模式由單天線接收改為多天線組陣模式，即GRAS-4天線將與北京密雲站GRAS-1（50米口徑）和GRAS-3（40米口徑）、雲南昆明站GRAS-2（40米口徑）等天線聯合觀測，以達到最大的接收性能指標，從而提高星地鏈路傳輸碼速率，為我國獲得更多的科學數據和更有顯示度的科學成果提供堅實基礎。

　　在剛剛過去的第五個“中國航天日”（4月24日）上，備受關注的中國行星探測任務被命名為“天問（Tianwen）系列”，首次火星探測任務被命名為“天問一號”。

　　根據計劃，2020年我國將實施首次火星探測任務，目標是通過一次發射任務，實現火星環繞和着陸巡視，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。

　　圖1 GRAS-4天線安裝現狀

　　圖2 GRAS-4天線建成後的效果圖

　　圖3 GRAS-4天線與火星探測器數傳通信示意圖

　　火星探測數據的接收和此前探月數據的接收相比，難在哪？為什麼要建這個70米的大天線？

　　李春來，中科院國家天文台副台長，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，26日告訴《環球時報》：“月球與地球的距離約為36~40萬千米，而火星距離地球為5600萬~4億千米，地火最遠距離約為地月距離的1000倍。發射信號的衰減與距離的平方成正比，相同發射功率的信號到達地球將非常微弱，而增大地面接收天線的口徑，也就是接收面積，是提高信號信噪比的基本途徑。”

　　“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，沒有這個大口徑的天線，就不能完成數據接收的任務。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，四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。”

　　李台長還向我們介紹道：“整體吊裝完成意味着天線主題結構的基本完成。但吊裝完成後還有大量的工作需要做，後續將進一步完成外圍6圈剩餘面板的鋪設，以及伺服系統、饋源網絡和製冷接收機等設備的安裝；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。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。”

　　對於很多讀者好奇的問題—70米大天線除能接收火星探測的數據外，是否還能接收其他行星或其他深空探測的數據？對未來我國深空探測有怎樣的意義？

　　李春來回答道，可以，天線是通用設備，一個70米天線相當於3個40米天線，但如果頻段或數據模式不同，則需要安裝相應頻段的接收機和解調設備。

　　李春來同時強調：“70米天線建成後，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據的接收能力，為完成我國首次火星探測工程任務以及後續的小行星、彗星等深空探測提供堅實基礎。”