什么是深空通信技术？

2025-04-07 18:38:40

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回答1：

自从苏联于1957年发射世界上第一颗人造地球卫星，继之美国于1958年发射“探险者”1号卫星以来，宇航事业得到了迅速发展。美、苏等国发射了一系列深空探测器，对太空诸行星进行直接考察，取得了重大的科研成果，对揭开太阳系的奥秘作出了贡献。

在宇宙飞行中，一个占支配地位的，常常是致命的因素就是通信。可以说，没有通信的支持就根本谈不上宇宙飞行。事实上，在宇航史上不乏由于通信系统的故障而使飞行计划遭到失败的例子。例如，苏联在1971年5月28日发射的“火星”5号，装在宇航器上部密封舱内的着陆器已成功地在火星表面软着陆，然而在着陆20秒钟后却由于通信中断而使这次任务最后归于失败。

随着宇宙飞行从距离地球几十万千米的人造卫星发展到数亿千米的探测行星的深空探测器，通信的距离也相应延伸。人们把地面和宇航器之间的通信称为深空通信。

人们在深入研究深空通信特点的基础上，通过提高信号功率、降低噪声值和更有效地利用信噪比来提高通信能力。

那么，深空通信具有什么特点呢?首先，深空通信的最大特点是通信距离远，而且是点对点的通信，即深空通信地面站和宇宙器之间的无中继远距离无线电通信。电波的传播损耗是与距离的平方成正比的。在行星探测器等超远距离飞行的情况下，为了克服巨大的传播损耗，确保在有限发射功率的情况下的可靠通信，必须采用在低信噪比下也能工作的通信方式。

其次，在深空通信中电波主要是在宇宙空间传播，和地面微波通信相比，传播条件是比较好的。

通信中的噪声除了通常的由于地面大气对电波的吸收而形成的等效噪声和热噪声之外，还有宇宙噪声。宇宙噪声是由射电星体、星间物质和太阳等产生的。其频率特性大致是在1吉赫以下时与频率的2?8次方成反比，1吉赫以上时与频率的平方成反比。而大气中氧气和水蒸气对电波的吸收在频率到10吉赫以上时逐渐增大，即增加了等效噪声。这样，总的外来噪声（在1吉赫~10吉赫）比较小，这一频率范围称为“电波窗口”。

第三，深空通信对传输频道的频带限制不严。由于通信距离远、信号功率有限，目前信息与速率的绝对值还低，所以可以充分地使用频带，这就给系统的码型和调制方式的选择带来了很大的灵活性。这一点不同于地面的有线通信和微波传输。

另外，由于宇航器电源供给受到限制，发射功率有限，所以促使人们采用效率高的PCM工作方式。

目前，深空通信采用了先进的调制技术、编码方案，接收机前端采用超低噪声放大器，提高天线面的精度，增大发射机功率。继采用改进编码PCM之后，又引入了链接码，发射机功率达20瓦以上，开始使用X波段，天线直径增大到3?6米。深空通信的距离已经延伸到10Au（天文单位，每Au为1?496×108千米）以上。

深空通信的基本任务有三项，即：遥测、指令和跟踪。

遥测任务主要是从宇航器到地面的信息传输。这些信息通常包括科学数据、工程数据和图像数据。

指令任务是从地面向宇航器传送信息。如命令宇航器完成某种特定动作，改变飞行姿态、路线等。

跟踪任务是为了获得宇航器的位置和速度、无线电传播媒介和太阳系统特性的信息等。

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