北京时间7月23日12时41分，中国首次自主火星探测任务“天问一号”在海南文昌发射升空。这是我国首次开展的地外行星空间环境探测活动。

火星距离地球最远时达4亿公里，是地月距离的1000倍。如何才能精准地知道火星探测器处于什么空间位置？除了传统的测距、测速技术，甚长基线干涉测量（VLBI）测轨分系统将在火星探测任务中发挥重要作用。

测角精度相比探月时大幅度提高

“天问一号”将一次性实现对火星的“环绕、着陆和巡视”3个目标。VLBI测轨分系统负责环绕器在地火转移段、火星捕获段、停泊段、离轨着落段、科学探测段等各个飞行段的测量和轨道计算任务，以及开展火星车的定位实验。

“这就像放风筝，既要知道距离，更要知道它在哪个方向，需要把‘天问一号’的空间位置变化在最短时间内测量到。”中科院上海天文台研究员洪晓瑜告诉解放日报•上观新闻记者。

VLBI测轨分系统，由北京站、上海站、昆明站和乌鲁木齐站以及位于上海天文台的VLBI数据处理中心组成，之前已成功用于月球探测器实时高精度测定轨。这4个观测站的望远镜联网后，分辨率相当于一个口径3000多千米的射电望远镜，测角精度相比探月时大幅提高。

VLBI深空探测指挥控制中心

处理测轨数据缩短到了1分钟

“距离越远，信号的衰减就越剧烈。例如，同样一个信号从月球和火星位置处发出，我们接收到的信号强度已相差约100万倍。”中科院上海天文台研究员刘庆会告诉解放日报•上观新闻记者，为了捕捉更精准的信号，每隔几分钟，VLBI测轨分系统就会对着火星探测器和用来标校的银河系外射电源之间摆动一次。

探测器进入近火制动段时，地火距离一般达到数亿千米，与月球探测器被捕获时的38万千米相比，距离增加了数倍。比如，VLBI时延测量误差1纳秒，对火星探测器与视线垂直方向的单点测轨误差约为20千米，正所谓“失之毫厘谬以千里”。因此，提高VLBI时延测量精度，是提高火星探测器测定轨精度的关键环节。

为提高VLBI测定轨的精度，科研人员共新研发了数十台（套）软件和硬件，分别布置于4个观测站和VLBI中心，如火星探测VLBI数据处理系统和定轨定位系统等。“执行嫦娥一号任务时，VLBI测轨分系统处理测轨数据需要10分钟，这次执行火星探测任务，时间缩短到了1分钟。”

VLBI测轨分系统组建了一支133位技术人员的试验队，他们所在的上海天文台、国家天文台、新疆天文台、云南天文台，把火星探测VLBI测定轨定为今年的一号任务给予了重点保障。

上海站

北京站

昆明站

乌鲁木齐站