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中国官方近日公布，中国行星探测任务命名为“天问(Tianwen)系列”，2020年将实施的首次火星探测任务命名为“天问一号”，引发关注热潮。由中国科学院国家天文台承建的首次火星探测工程地面应用系统，25日在天津成功实施完成70米天线反射体的整体吊装，备受瞩目。围绕火星探测及新建70米天线进展等议题，中科院国家天文台副台长、中国首次火星探测工程副总设计师兼地面应用系统总指挥李春来26日进行解读，透露70米天线今年10月能完全具备火星探测的数据接收能力。
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中国行星探测为何首探火星
根据计划，2020年中国将实施首次火星探测任务，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视，开展火星全球性和综合性探测，并对火星表面重点地区进行巡视勘查。
中国行星探测首站为何选择火星？李春来说，火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一，一直以来都是人类深空探测的热点。从1961年至今，人类已实施火星探测活动达45次，但成功和部分成功的任务一共仅有22次。“可以说，除月球之外，火星是最受关注的天体。”
他认为，中国首次自主火星探测不仅在于探究火星生命的存在和演化过程等问题，更可借此了解地球的演化历史和预测地球的未来变化趋势，同时也为人类开辟新的生存空间寻找潜在目标。探测和研究火星，最终目的是为地球和人类社会的可持续发展服务。
“天问一号”火星探测任务按计划要一次性完成“绕、落、巡”三大任务，这也标志着中国行星探测的大幕正式拉开。
火星探测数据接收是严峻挑战
李春来指出，月球与地球距离约为36万-40万公里，而火星距离地球5600万-4亿公里，地火最远距离约为地月距离的1000倍。火星探测对数据接收任务来说是一项严峻的挑战，从火星来的信号衰减非常厉害，信号非常弱，没有大口径的天线，就不能完成数据接收的任务。
为实现中国首次火星探测工程来自4亿公里距离之遥微弱信号的数据接收，中科院国家天文台在天津武清站新建70米高性能接收天线(GRAS-4)，它是亚洲在建最大的单口径全可动天线，是完成中国火星探测器科学数据接收任务的关键设备。
“我们在最远的时候，很可能还得加上密云的50米天线和40米天线，以及昆明的40米天线，4个天线同时接收数据，然后进行信号合成，才能完成火星探测数据的接收任务。”李春来说。
10月完全具备火星探测数据接收能力
李春来介绍，新建的70米天线为轮轨式全可动卡塞格伦天线，工作频段为S、X和Ku，总重约2700吨，高72米，主反射面直径70米，由16圈共1328块高精度的实面板组成，面积相当于9个篮球场大小。它于2018年10月开工建设，计划2020年竣工验收。
反射体的整体吊装完成，意味着70米天线主题结构基本完成，后续将进一步完成外围6圈剩余面板铺设，以及伺服系统、馈源网络和制冷接收机等设备安装，还要进行一定时间的系统调试、校准和试运行，才能具备执行任务的能力。
李春来表示，预计到2020年10月，70米大天线能完全具备火星探测的数据接收能力。
他说，中国70米天线建成后，将成为亚洲最大的单口径全可动天线，能大幅提高中国深空探测下行数据的接收能力，将为完成中国首次火星探测工程任务以及后续小行星、彗星等深空探测奠定坚实基础。
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