编者按：

6月28日，嫦娥六号样品正式交接给中国科学院。在嫦娥六号这趟“取土之旅”过程中，地球上有一双“眼睛”在始终注视着它的行动，并为它提供导航。这双“眼睛”是来自中国科学院上海天文台（以下简称上海天文台）牵头的甚长基线干涉（VLBI）测轨分系统。

VLBI测轨分系统是由上海天文台基于射电天文领域的长期积累，组织国家天文台、新疆天文台和云南天文台的优势力量，共同构建的高分辨率综合孔径射电望远镜，包括“四站一中心”，即上海天马站、北京密云站、新疆南山站、云南昆明站和上海VLBI数据处理中心，最高分辨率可等效为一台直径为约3200千米的单口径望远镜。

▲“四站一中心”的VLBI观测网

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利用中继卫星“盯”住嫦娥六号

月球背面是地月通信的盲区，为解决通信问题，我国首先发射了新一代月球中继通信卫星——鹊桥二号。

在执行鹊桥二号任务期间，VLBI先完成了对鹊桥二号中继星的测量与定轨定位和轨道预报，同时兼顾两个天都试验星和在轨的鹊桥一号等多个探测器的测轨工作，数据实时性及测量精度都优于任务要求。

在随后的嫦娥六号任务中，VLBI测轨分系统分时完成了对轨道器、着陆器、上升器、返回器组合体，以及分离后的轨道器、上升器和鹊桥二号中继星的实时测定，有效支持了对嫦娥六号月球背面工作段的测控通信。

通过双目标观测的快速切换，确保了嫦娥六号与中继星之间在50分钟内完成两器测定轨，后续对轨道器和上升器切换时间更短。

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从嫦娥一号开始

VLBI测轨分系统并非第一次帮助“嫦娥奔月”，早在2004年，我国绕月探测工程（即探月工程一期）正式立项之时，叶叔华院士就带领上海天文台团队主动提出将天文观测领域的VLBI应用于嫦娥一号探测器的高精度VLBI轨道测量与确定，得到了探月工程总体的认可。

自此，由上海天文台牵头的VLBI测轨分系统将实时VLBI技术成功应用于月球探测器的测定轨、定位，构成了我国现有的“测距测速+VLBI测角”深空探测高精度测定轨体制，成为我国探月工程测控系统的重要组成部分。

▲2020年12月2日，嫦娥五号着陆器成功落月后，叶叔华院士在上海天文台VLBI深空探测指挥控制中心与科研团队合影

在2020年的嫦娥五号任务中，从发射到样品回收，历时23天，包含20余次轨控和数次探测器分离，测控事件频繁，轨道变化复杂，对VLBI提出了不同于以往任务的高难度测轨需求。需要面对包括月面起飞基准点快速确定、上升器月面起飞轨迹快速确定与入轨判定、轨道器与上升器交会对接远程导引与近程监视、上升器受控撞月坐标与时刻测量等挑战。上海天文台VLBI团队提出“实时动态双目标同波束VLBI”的创新性技术方案，采用单个VLBI网，圆满完成了交会对接远程导引段，轨道器和上升器的精确测量；综合采用多个测控与数传信标，完成了对不同探测器或组合体的实时快速测定轨、定位；在落月后，快速建立上升器月面起飞基准点的精确坐标和在月面上升段实时测定上升轨迹，提供入轨时刻预报。VLBI为嫦娥五号月面起飞和无人交会对接提供了月面基准与精准导引，圆满完成了9个飞行段实时测定轨任务，主要技术指标相比以往探月任务有显著提高，相关成果被应用到本次嫦娥六号任务，以及后续的月球与行星探测工程。

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“看”得更远

在本次嫦娥六号任务中，VLBI测轨分系统在测轨资源紧张的条件下，科学合理安排跟踪弧段，努力做到跟踪完整、测定轨准确，在只使用一个VLBI网的条件下，分时支持多任务、多目标测定轨，确保了嫦娥六号成功采样返回。

后续，这项技术将继续支持开展鹊桥二号中继星搭载的地月轨道空间VLBI试验。

▲2024年6月25日嫦娥六号采样返回任务圆满成功后，VLBI测轨团队部分科研人员合影

目前，上海天文台正在建设西藏日喀则和吉林长白山两个40米望远镜，建成后中国VLBI网将从目前“四站一中心”的单网扩展为“六站一中心”两个子网，将更好地满足地月轨道空间VLBI试验、嫦娥七号需求，为后续多个月球与行星科学探测任务保驾护航。

来源：中国科学院上海天文台

责任编辑：宋同舟