嫦娥探月、天问探火……都离不开这项关键技术！ | 科技自立自强之路

6月25日，嫦娥六号再传捷报实现人类首次月背采样返回的壮举为中国探月工程立项20周年献上一份大礼20年来，我国深空探测的水平从“青铜”进阶到“王者”嫦娥探月、天问探火都离不开幕后功臣——甚长基线干涉测量（VLBI）技术探月首任总设计师、中国科学院院士孙家栋曾评价：VLBI的加入使我国探月工程立项至少提早了5年
所谓VLBI就是把两台或多台望远镜组合成一台“巨型望远镜”这样一来等效口径（基线）大大提升两台望远镜之间距离越远、看得越清楚自20世纪60年代问世以来VLBI就是空间分辨率最高的天文观测技术比哈勃望远镜还高数百倍人类首张M87黑洞照片就利用了全球8台VLBI射电望远镜最长基线达到1.2万公里，接近地球直径
▲上海天文台65米口径的天马望远镜。
值得一提的是将VLBI用于航天器实时测轨我国是首创并成为国际学术界公认的中国招牌这得归功于今年97岁高龄的中国科学院院士叶叔华
20世纪70年代初叶叔华从一份国际学术期刊上看到国际上出现了VLBI和人造卫星激光测距等新技术她敏锐地判断如果我国不及时跟上，将来势必要落后在她的积极建议下1973年中国科学院上海天文台开始VLBI预研工作
首先是要在上海建设一台25米口径射电望远镜建这么大的望远镜，经费从哪里来？叶叔华单枪匹马来到国家四机部询问相关工作人员结果对方头都没抬就说不行叶叔华没有放弃在原地站了一会儿，她又提出：“我能不能见部长？”对方这才抬起头来打量这位貌不惊人的女科学家没想到主管相关工作的四机部副部长王士光真的接待了叶叔华并同意支持回忆起往事，叶叔华笑着说：“只要我想做一件事，是会奋不顾身的。”
就这样VLBI的种子在中国大地落地生根1987年，上海佘山25米口径射电望远镜建成1994年，新疆乌鲁木齐南山25米射电望远镜建成至此，中国VLBI网拥有了第一条基线即从上海到乌鲁木齐的约3200公里
▲1994年，叶叔华（左二）参加乌鲁木齐25米射电望远镜揭幕仪式。
成功的背后是中国科学家不懈的付出和努力20世纪七八十年代这项高精尖技术在中国完全是空白叶叔华回忆第一次访问美国时美国同行吃了一惊：我们自己还不成熟的技术，中国竟然要发展？而几年之后当佘山25米望远镜建成的消息第一次在国际会议上报告时全场响起了热烈的掌声没人能想到中国科学家真的把这事做成了！
▲上海天文台佘山25米口径射电望远镜。
更让人没想到的是中国将VLBI技术发扬光大用在了深空探测的实时测轨此前，只有美国曾在阿波罗登月计划中用VLBI测量过月球车的行经路线
20世纪末，国家正式组织探月工程论证当时，航天器测控成为重大难题成熟技术最远只能测控约8万公里但“嫦娥一号”进入绕月轨道后最远距离达40万公里如何突破这一技术瓶颈？关键时刻上海天文台主动请缨提出将VLBI结合已有的航天测距测速技术共同完成高精度测定轨及定位任务经过调研分析上海天文台科研团队郑重承诺：提供测轨数据的滞后时间不超过10分钟
2007年10月24日我国发射首颗探月卫星嫦娥一号VLBI测轨分系统最终在6分钟内将数据发送至北京航天飞行控制中心激动之余，大家感叹：中国科学院长期的基础研究终于成功应用于国家战略领域！
2020年12月17日嫦娥五号圆满完成我国首次月球采样返回任务那天凌晨叶叔华来到上海天文台指挥控制中心现场当年“要见部长”的中年人已来到鲐背之年她叮嘱大家：“千万要记得，这是国家重要的事情。凡是国家需要的，我们都要做好。现在国际上都在看着，做坏了影响国家的体面！”
▲2020年12月2日，嫦娥五号着陆器成功落月后，叶叔华在上海天文台VLBI深空探测指挥控制中心与台领导和科研团队合影。
好在这支胆大心细的队伍从未失手过从嫦娥一号到嫦娥六号再到天问一号虽然任务难度不断升级但依靠进一步的能力提升和技术进步VLBI测轨实时性已经缩短到1分钟以内是目前国际上的最高水平
“虽然我们现在是世界第一，但是不能自满。”叶叔华在谈到未来时依然壮心不已今年3月20日发射的鹊桥二号中继星搭载了上海天文台研制的月球轨道VLBI试验系统将使VLBI基线长度超越地球直径的限制扩展到地月距离展望未来星辰大海的目标必将实现
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来源：中国科学报责任编辑：曹旸