深空探測是指脫離地球引力場，進(jìn)入太陽系空間和宇宙空間的探測。
深空測控系統(tǒng)是對執(zhí)行深空探測任務(wù)的航天器進(jìn)行跟蹤測量、監(jiān)視控制和信息交換的專用系統(tǒng)，其在深空探測任務(wù)中具有不可替代的地位和作用。
通常，將地面的多個深空測控站組成的測控網(wǎng)稱為深空網(wǎng)或深空測控網(wǎng)，特指專門用于深空航天器測控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶Ｓ脺y控網(wǎng)。它配有大口徑拋物面天線、大功率發(fā)射機(jī)、極高靈敏度接收系統(tǒng)、信號處理中心以及高精度高穩(wěn)定度時間和頻率系統(tǒng)，能完成200萬公里以遠(yuǎn)深空航天器的測控任務(wù)。
為了克服地球自轉(zhuǎn)影響，實現(xiàn)對深空航天器的連續(xù)跟蹤，深空網(wǎng)的布局通常是在全球范圍內(nèi)經(jīng)度上間隔120度布站，這樣就可以確保對距離地球表面距離在3萬千米以上的航天器進(jìn)行連續(xù)跟蹤。
▲NASA深空網(wǎng)不同軌道高度航天器的覆蓋示意
美國NASA深空網(wǎng)
美國NASA深空網(wǎng)由在全球按經(jīng)度間隔120°分布的三個深空通信綜合設(shè)施組成，分別位于美國加州的戈爾德斯通、西班牙的馬德里和澳大利亞的堪培拉，深空網(wǎng)的操作控制中心位于美國加州帕薩迪納的噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）。NASA深空網(wǎng)是目前世界上規(guī)模最大、能力最強(qiáng)的深空測控系統(tǒng)。
▲美國NASA 深空網(wǎng)布局
▲JPL深空網(wǎng)操作控制中心
戈爾德斯通深空通信綜合設(shè)施(北緯35°25′36″，西經(jīng)116°53′24″)，位于美國加州的莫哈維沙漠。建有70m天線1個，34m高效率（HEF）天線1個，34m波束波導(dǎo)（BWG）天線4個，正在新建1個34m BWG天線。
▲美國加州戈爾德斯通的深空通信綜合設(shè)施
馬德里深空通信綜合設(shè)施(北緯40°25′53″，西經(jīng)4°14′53″W), 位于西班牙首都馬德里以西60km，建有70m天線1個，34m高效率天線1個，34m波束波導(dǎo)天線2個，目前有2個34m波束波導(dǎo)天線在建。
▲西班牙馬德里的深空通信綜合設(shè)施
堪培拉深空通信綜合設(shè)施(南緯35°24′05″，東經(jīng)148°58′54″), 位于澳大利亞首都堪培拉西南40km ，建有70m天線1個，34m高效率天線1個，34m波束波導(dǎo)天線2個，目前有2個34m波束波導(dǎo)天線在建。
▲澳大利亞堪培拉的深空通信綜合設(shè)施
NASA深空網(wǎng)可以實現(xiàn)以下功能：①獲取航天器遙測數(shù)據(jù)、②向航天器發(fā)送遙控指令；③跟蹤測量航天器的位置和速度；④進(jìn)行甚長基線干涉測量觀測（直接測量航天器或射電源的角位置）；⑤為無線電科學(xué)實驗測量無線電波的變化；⑥接收科學(xué)探測數(shù)據(jù)；⑦監(jiān)控深空網(wǎng)的性能。
ESA深空網(wǎng)
ESA深空網(wǎng)的建設(shè)始于1998年，目前已經(jīng)建成了全球分布的三個具有35m口徑天線的深空站，分別是澳大利亞新諾舍站、西班牙塞弗雷羅斯站和阿根廷馬拉圭站，三個深空站可以由位于德國達(dá)姆施塔特的歐洲空間操作中心（ESOC）進(jìn)行遠(yuǎn)程操作控制。ESA是世界上第二個建成全球布站深空測控網(wǎng)的航天機(jī)構(gòu)。
▲ESA 深空測控網(wǎng)布局示意
新諾舍深空站（南緯31° 2' 53.61'，東經(jīng)116° 11' 29.40'），位于澳大利亞西部珀斯市以北150km新諾舍鎮(zhèn)以南8km，2003年建成。
▲新諾舍深空站
塞弗雷羅斯深空站（北緯40° 27' 09.68',西經(jīng)04° 22' 03.18'），位于西班牙馬德里以西的埃維拉省塞弗雷羅斯城以南12km，2005年建成。
▲塞弗雷羅斯深空站
馬拉圭深空站（南緯35° 46' 33.63'，西經(jīng)69° 23' 53.51'），位于南美洲阿根廷西部門多薩省馬拉圭市以南30km，距離布宜諾斯艾利斯市1200km，2012年建成。
▲馬拉圭深空站
中國深空測控網(wǎng)
中國也有布局相對完善的深空測控通信網(wǎng)。大家比較熟悉的，有西安衛(wèi)星測控中心的喀什測控站、以及佳木斯深空站等。其中，佳木斯深空站，位于中國黑龍江省佳木斯市，2013年建成。
▲佳木斯66m深空站
喀什深空站，位于中國新疆維吾爾自治區(qū)喀什市， 2013年建成。
▲喀什35m深空站
作者簡介：李海濤，北京某研究所研究員，我國月球探測工程嫦娥四號任務(wù)測控系統(tǒng)總設(shè)計師，首次火星探測任務(wù)測控系統(tǒng)總設(shè)計師。享受國務(wù)院政府特殊津貼，百千萬人才工程國家級人選。先后獲得第十屆中國青年科技獎，第十八屆中國科協(xié)求是杰出青年獎，國家科技進(jìn)步特等獎1項，國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項，部委級科技進(jìn)步一等獎3項、二等獎2項。
