深空探測通信技術發展趨勢及思考

李粵生

摘? 要：隨著通信技術應用水平的不斷提升，人們開始將目光投向于深空探測領域，深空探測通信技術的應用能夠優化現有的空間探索基礎，實現自主的天基連續測控和通信系統。本文從通信技術在深空探測工作開展過程中應用的重要性出發，論述了當前我國在應用通信技術開展深空探測作業時存在的問題，并在此基礎上結合深空探測作業時存在的問題闡述了未來深空探測通信技術的發展方向以及思考，希望能夠推動我國航天事業發展的同時，實現深空探測工作的穩步前進。

關鍵詞：深空探測技術;發展趨勢及思考;深空通信技術

所謂的深空探測工作指的是以地球、太陽系乃至宇宙作為研究的起點，找尋其他天體中關于生命的足跡，從而將外星移民的夢想轉換為現實。作為新世紀的三大航天活動之一，深空探測工作多的開展具有極其重要的研究價值，它不僅是國家綜合國力的體現，也是軍事實力以及政治實力的代表。如今，隨著現代化技術的不斷發展，人類對于生命乃至世界探索的步伐已經不再僅僅局限于地球，而是開始向月球和火星等宇宙領域前進。

一、通信技術在深空探測工作開展過程中應用的重要性

“大航天”概念的提出使得我國現有的航天活動不再局限于原有的航天工業領域，而是朝著航天空間技術、航天空間應用以及航天空間科學前進，通過提升航天空間科學水平，實現現有的載人航天體系的優化，從而提升航天空間應用技術，進而將航天空間應用朝著產業化和市場化的方向發展，加快全面建成小康社會的進程，增強我國綜合國力。為此，在這一大環境下深空探測工作的重要性變得越來越突出，作為深空探測工作中最重要的技術之一，深空探測通信技術主要由深空探測器以及控制中心等多個模塊所構成。

深空探測通信技術的應用能夠實現通信鏈路中通信信息的快速傳遞，實現遙測遙控信息以及自控和軌道控制信息等相關信息能夠準確的傳輸至指定的通信系統中，確保相關工作人員能夠跟進所接收的信息及時做出應對的指令，以保障深空探測工作的秩序性。與此同時，深空探測通信技術還能夠實現數據、文件以及聲音等相關信息的傳輸，將所采集的畫面信息反饋至通信平臺中，接下來的深空探測工作奠定數據以及圖像基礎。

二、當前我國在應用通信技術開展深空探測作業時存在的問題

1.深空探測作業涉及的空間范圍較大，遠距離信息傳輸容易降低信息傳輸質量

眾所周知，通信路徑的損耗主要受到數據信息傳輸距離遠近因素的影響，由于深空探測作業涉及的空間范圍較大，如何在保障通信和測控目的的基礎上盡可能的降低因為遠信息傳輸距離所帶來的損耗成為了當前深空探測作業開展過程中所面臨的難題之一。現階段，主要以定向天線的形式來實施深空探測通信，但是由于深空探測器自身技術條件的限制，使得現有的天線尺寸以及功率難以滿足遠距離且大規模接收信息的需求。在實際的深空探測作業開展過程中，深空探測中的探測器將會移動至目標范圍，通過高速取樣存儲的形式將所采集到的數據放置在探測器內置的存儲器中，當數據采集工作完畢之后深空探測器將會離開目標，并將所采集到的數據傳回地球的數據接收平臺中，但是由于距離的限制，使得深空探測器往往會以較慢的速率傳輸回地球，在這期間不僅需要耗費大量的時間，反而還會出現數據丟失等現象。隨著深空探測作業腳步范圍的不斷擴大，所采集的數據量將會變得更加的復雜化以及巨大化，現有的數據傳輸方式已然無法滿足需求。

2.現有的導航定位的精準性難以滿足實際的需求

深空探測作業環境是在太空中運行的，為了能夠及時的掌握深空探測器的具體距離和角度，這就需要深空探測器、與其建立通信鏈路以及地面站三者必須保持高度的互通性，確保天線主瓣方向能夠第一時間接收深空探測器通過通信鏈路所反饋的位置信息。由于深空探測器在運行的過程中距離地球很遠，傳統的方法無法獲得精確的數值，更不用說獲得高精度的距離、角度和速度信息了。為了能夠確保深空探測器通信的可靠性，甚至會采取降低碼速率的方式，無形中增加了地面站處理信息的時間。

三、未來深空探測通信技術的發展方向以及思考

1.構建深空探測通信網絡體系

通過構建深空探測通信網絡體系降低遠距離信息運輸過程中所產生的損耗，一方面，行星際互聯網是在基于深空探測通信技術所誕生的一個全新的網絡結構，深空探測器通過對目標區域實時采集并實施傳輸數據的形式滿足深空探測作業全天候通信以及探索。另一方面，行星際互聯網的運輸對于骨干網絡提出了較高的要求，由于其自身的拓撲結構的特殊性，因此需要建立一個具有高度穩定性且涉及范圍在全星際的行星際互聯網，從而實現星際長距離信息的傳輸。與此同時，行星際互聯網主要由若干個本地網絡所組成，在本地網絡由于網絡協議的不同，使得自身的每一個節點的功能和結構隨之不同，以至于本地網絡所呈現出來的功能也不盡相同。

2.優化調制編碼技術水平

信道編譯碼技術的應用能夠打破深空探測通信技術數據傳輸以及位置定位的限制，由于深空探測作業的特殊性，使得深空通信信道的頻帶帶寬與地面網絡的信道頻帶帶寬有著較大的差異，深空通信信道能夠通過實現低頻帶利用率的編碼從而實現空間數據的有效傳輸。目前，深空探測通信技術由過去的卷積碼以及R-S碼開始朝著噴泉編碼以及LT碼的方向發展。噴泉編碼在應用的過程中不需要反饋信道，能夠實現通信協議中的握手過程時限的縮短。與此同時，噴泉編碼還能夠盡可能的降低丟包率，只需要所讀取的數據包中的數據包個數N與源文件K個數據包符合要求，即可將數據恢復至原本的樣子，從而實現完全的讀取。

四、結束語

綜上所述，深空探測作業涉及的空間范圍較大，遠距離信息傳輸容易降低信息傳輸質量這些問題的存在阻礙了深空探測作業的有效性，為此，一方面需要構建深空探測通信網絡體系，另一方面需要優化調制編碼技術水平。

參考文獻

[1]? 張乃通，李暉，張欽宇.深空探測通信技術發展趨勢及思考[J].宇航學報，2013，28（4）：786-793.

[2]? 徐茂格，柴霖.我國深空天線組陣技術現狀與發展思考[J].電訊技術，2014（1）：109-114.

[3]? 馬浚洋.淺談深空探測通信技術的發展[J].西部資源，2015（6）：81-82.