我们追踪了“阿尔忒弥斯二号”奔向月球的旅程

从波代诺内PL空间中心,我们的INTREPID 500-20地面站对NASA 50年来首次载人月球任务“阿尔忒弥斯二号”进行了会话式的跟踪,逐个会话地验证了其在地月空间中的位置。.

 

阿尔忒弥斯2号是什么,它为什么重要

阿尔忒弥斯二号是 美国国家航空航天局‘这是自 1972 年阿波罗 17 号以来,美国首次执行超越低地球轨道的载人飞行任务。里德-怀斯曼(Reid Wiseman)、维克多-格洛弗(Victor Glover)、克里斯蒂娜-科赫(Christina Koch)和杰里米-汉森(Jeremy Hansen)四名宇航员搭乘猎户座飞船,以自由返回的轨迹绕月飞行,在安全返回地球之前到达半月空间。这次任务不是登月。它具有更重要的意义:证明人类可以安全地穿越蝎星空间的深层辐射环境,证明猎户座飞船的生命支持和导航系统可以按照设计正常工作,证明阿耳特弥斯III(将人类送回月球的任务)的结构是合理的。从工程学的角度来看,阿耳特弥斯二号是当前十年中要求最高的任务之一。航天器从地球出发,经过一个无线电信号减弱、轨道动力学受地球和月球引力共同控制、几何形状在数天内不断变化的区域,飞行数十万公里。对于我们 PrimaLuceLab 空间分部来说,这是一个无法拒绝的挑战。.

 

我们追踪了“阿尔忒弥斯二号”奔向月球的旅程
这张照片由“猎户座”飞船自身相机在“阿尔忒弥斯二号”任务的第六天拍摄,呈现出新月形的月亮占据了画面的右侧。一弯细细的地球,在月球表面映衬下显得微不足道,在月亮右侧边缘可见。飞船的左侧捕捉到了直射的阳光,背景是漆黑的太空。鸣谢:NASA。.

 

核心思想:每一次多普勒测量都是阿耳忒弥斯二号轨迹上的一个时间戳

在介绍我们所做的工作之前,有必要解释一下为什么这很重要。半月空间中的航天器会发射连续的无线电信号。当它移动时,由于多普勒效应,该信号的频率会发生轻微偏移:这种现象与救护车鸣笛时声音越近越高、越远越低的现象相同。这种偏移对航天器沿观察者视线的速度极为敏感。这里有一个关键点。在任务中的任何特定时刻,航天器都处于其轨迹上的一个精确点,以精确的速度移动。物理原理决定了地面上的观测者在这一时刻应该测量到的多普勒频移。JPL Horizons 系统是 NASA 的轨道力学参考系统,它可以高精度地预测任何时间点的多普勒频移值。因此,如果你在某一时刻测量到多普勒频移,并且与预测值相吻合,那么你接收到的不仅仅是一个信号。你是在确认,在任务的那个精确阶段,航天器正是在它应该在的地方,以它应该移动的方式移动。这就是我们的目标。.

 

我们追踪了阿尔忒弥斯二号飞向月球的旅程
以下是我们控制中心追踪“阿尔忒弥斯二号”任务的景象。Radio2Space 界面显示 INTREPID 500-20 已锁定猎户座飞船,S 波段载波在右侧功率谱中清晰可见,频率为 2216.5 MHz,瀑布显示屏记录了其随时间的变化。.

 

八个学期,八个轨迹上的检查点

2026 年 4 月 3 日至 9 日,我们安装在波代诺内的波代诺内高亚得里亚技术园区 PL 太空中心的 INTREPID 500-20 地面站,进行了八次观测,跟踪猎户座飞船沿其月地转向轨道的轨迹。每次观测都覆盖了轨迹的一个不同部分,从发射后最初几个小时的月球转移注入阶段,到出站轨道,经过最接近月球的近地点,再到返回段。图中彩色的弧线准确显示了每次观测覆盖的轨迹部分,下方的相应多普勒曲线证实了我们在该时间段内的测量结果。.

 

我们追踪了阿尔忒弥斯二号飞向月球的旅程
阿耳忒弥斯二号任务在地球中心坐标系中的月地转移轨道,2026年4月3日至10日。彩色弧线标记了INTREPID 500-20进行的八次观测会话。颜色编码将每次会话与其在轨道上的位置直接关联。.

 

在每次会话期间,INTREPID 500-20 锁定猎户座传输的 S 波段无线电载波,并持续测量其多普勒频移。然后,将每次测量结果与 JPL Horizons 在精确时刻的理论预测进行比较。所有八次会话的结果均吻合得非常好。在整个行动过程中,测量的多普勒轨迹与预测模型非常吻合。残差(我们测量值与模型预测值之间的差异)在几个小时的观测弧段内保持在几赫兹以内,均方根色散约为 3-4 赫兹,且没有显著漂移。这对应于极小的视线速度误差。实际而言:在轨迹上的每个检查点,地面站都确认“阿尔忒弥斯 II”号位于其应在的位置。.

 

我们追踪了“阿尔忒弥斯二号”奔向月球的旅程
对阿尔忒弥斯二号进行 2.2165 GHz 的单向多普勒跟踪,覆盖整个任务。每个彩色簇对应于上面轨迹图中显示的同一会话。蓝线是 JPL Horizons 的理论预测。测量数据与模型之间的一致性,逐次会话地证实了阿尔忒弥斯二号完全处于预期的位置。.

 

这需要地面站做什么

实现这一结果不仅仅是将一个大天线指向天空那么简单。需要几个环节精密配合。.
第一是灵敏度。猎户座的信号,从近地轨道距离到达地面时,信号极其微弱。天线和接收机链必须能够从该信号中提取出连贯、稳定的载波,并在数小时的连续观测中保持住。.
第二项是频率稳定性。多普勒测量的准确性仅取决于接收机自身频率参考的稳定性。本地振荡器的任何漂移都会污染测量结果。在我们的残差中看到的约-1894 Hz 的恒定偏移是参考链中已知的、稳定的偏差,而不是漂移。其在整个监测活动中的一致性证实了该系统运行的一致性。.
第三是定向精度。工作在 S 频段的 5 米天线必须以足够的精度跟踪天空中缓慢移动的物体,以在每次观测弧段内保持信号质量。INTREPID 500000020 的指向精度达到 0.05°,由 GS-800II 跟踪系统驱动。.
第四点,也是最重要的一点,是集成。天线、后端、数字处理、轨道建模和控制软件都必须作为一个统一的整体系统协同工作。这正是 PL-GSS 平台旨在实现的。我们获得的成果是整个系统的成果,而不是任何单个组件的成果。.

 

我们追踪了“阿尔忒弥斯二号”奔向月球的旅程
意大利普尔·德诺内, Alto Adriatico 技术园区 PL 太空中心的鸟瞰图。图中心处的 INTREPID 500-20 是执行阿尔忒弥斯二号(Artemis II)跟踪任务的天线。左侧的天文台站 DUAL-PRO 和右下方的射电望远镜构成了该设施日常运行的地面段基础设施。.

 

深空区域内的一个紧凑型地面站

INTREPID 500-20 是一款配备 5 米碟形天线的专业地面站。它是我们 PL-GSS 平台中 INTREPID 天线系列的旗舰产品,旨在易于部署、易于集成和易于操作。它并非研究原型。它运行着我们运往全球客户的相同硬件和软件,并在我们的 PL 太空中心进行日常测试。.
此类地面站通常与近地轨道卫星支持、立方星运行或近地任务相关。Artemis II 活动表明,此类系统可以在一个根本不同的领域运行。月地空间具有更严格的辐射度要求、更复杂的观测几何形状以及比典型的地球轨道场景对系统相干性要求更高的动力学。.
展示INTREPID 500-20在此模式下运行的可能性,为独立月球任务跟踪支持、地月空间飞行器的多普勒定位验证、轨道确定活动、星历验证以及对行星际探测器的遥测支持开辟了具体可能性。这些应用直到最近还被认为对于紧凑型地面站来说是遥不可及的。.

 

我们追踪了阿尔忒弥斯二号飞向月球的旅程
这就是追踪阿尔忒弥斯二号的 the INTREPID 500-20 天线。它安装在我们位于波代诺内的 PL 太空中心,在 2026 年 4 月 3 日至 9 日的八个时段内,跟踪了猎户座飞船在近地月空间的飞行。.

 

追踪阿尔忒弥斯二号奔向月球:一个起点

"阿尔忒弥斯二号"跟踪活动是 无畏平台 可以。这不是概念演示,而是十年来最重要太空任务之一中,使用量产硬件获得的结果。.
半月任务的辐射跟踪一直是大型专用基础设施的领域,美国国家航空航天局的深空网络就是这样运营的,其天线直径以数十米计,背后是数十年的机构投资。这次活动表明,边界正在移动。一个小巧、专业的地面站,其设计既方便使用,又易于集成,现在可以在同一领域运行。.
在 PrimaLuceLab Space Division,我们正在朝着这个方向努力:使地月空间和深空地面段能力能够被研究机构、航天机构和新太空经济公司以可实现的规模和成本获得。.

开启一段关于你地面部分的技​​术对话。描述你的任务、你的约束以及你想去的地方。我们将帮助你了解 PL-GSS 是否是适合你现在和未来的地面部分的基石。. 联系 PrimaLuceLab 太空部门团队.

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