[科普中国]-火箭发射前出海的“远望号”要干啥

2018年5月21日，人类首个地球-月球背面信号中继卫星鹊桥号由我国成功发射。但在此之前，远望6号航天测量船早在5月5日就提前出发前往预定海域，而远望7号则是在完成5月3日发射的亚太6C卫星任务后直接前往预定海域。

央视节目关于远望号船队执行航天测控任务的报道（图片来源：央视）

可以说，这座地月之间的“鹊桥”，是地面测控站、海上测控站（远望号）和鹊桥号中继卫星，共同搭建而来的。

而如果大家留意航天发射新闻，“远望X号”的名字几乎出现在每一个航天发射任务中，这个神秘的名字背后，到底是什么呢？

海上航天测控船的必要性

任何一个火箭和航天器，都离不了航天测控：一方面监测它飞到哪里，状态如何；另一方面控制它下一步的动作，要去哪里，怎么去？

在火箭发射阶段，地面测控站能保持地面与火箭的有效通讯，甚至可以实现国境内几个测控站的接力。但是火箭大概只需要10分钟就可以把航天器送入太空，早就远离大陆飞到海上，航天器运动速度高达7.8千米/秒，声速的20倍以上！

对于绝大多数航天发射任务而言，它需要的指令还远远没有结束。比如多级火箭的分离和点火指令（发射鹊桥号的长征四号丙火箭有三级）、多次复杂轨道机动（亚太6C需要从200多千米高一直爬升到36000千米高）、火箭上面级工作（远征二号多次点火把两颗北斗卫星送入不同位置）、航天器本身动作（打开太阳能帆板、各仪器上电、数据和指令下传上传等）。

仿真：以杨利伟飞行的神舟五号飞船为例，21小时飞船星下点轨迹图。显然只有本土测控站远远无法满足需求

即便在正常飞行状态下，地球在自转，航天器运动速度也很快，例如神舟飞船和天宫之类航天器轨道较低，大量操作远离我国本土。这些都需要把握住稍纵即逝的机会，不可能完全依赖本土的陆地测控站。

为解决这个问题，海上可移动测控站的意义，不言自明，世界各国都有相应的建设。

远望号航天测量船

在这种需求情况下，远望号测量船几乎伴随着我国航天起步，最早的一艘为远望1号，早在1977年就顺利下水入列，而最新的远望7号在2016年下水入列。

远望得名于叶剑英所创、毛泽东手书的七律诗《远望》，船体上的字也是真迹而来。无论是对于伟人的纪念意义，还是远望字面的意义，用来描述这几艘“千里眼、顺风耳”都再恰当不过。

7艘远望号大合影！（图源：中国军网、央视、我们的太空微博）

远望号家族大体上分为“三代半”，70年代的1号和2号，90年代的3号和4号，00年代的5号和6号，10年代的7号。它们的复杂和先进程度随着我国航天事业的快速发展很快提升，截至远望7号已是世界顶级水平。

其中，早在1977年就服役的远望1号和2号从2010年起已不再担任实际任务，携带着十余项一、二、三等功光荣退休，从事纪念、科普教育和卫星任务管理工作。由向阳红10号科考船改造而来的远望4号也已经功成身退。

目前的主力是远望5、6、7号和老骥伏枥、兢兢业业工作23年的3号。

远望号火箭运输船

但远望家族还在近年扩充了新成员。2016年，中国文昌航天发射场投入使用，它有几个重大优点：

• 最靠南。绝大多数火箭都是自西向东发射，这里能最大限度借助地球自转速度（距离赤道越近越快），最大限度提高火箭运载能力；

• 残骸落区。东部和南部都是大洋，不存在火箭发射阶段残骸（助推器、火箭一级、整流罩）掉落问题，不存在潜在的危害；

• 海上运输。传统的三大发射场，酒泉、太原和西昌都需要面临陆路运输的隧道问题，所谓的马屁股决定了火箭直径：马屁股决定了铁路宽度，铁路宽度决定了隧道直径，隧道直径决定了允许通过的火箭最大壳体直径。而经由海运就完全不存在这个问题。

长征七号发射任务执行吊装转运的远望21号（左）和姊妹舰远望22号（右）（图片来源:央广网，中国军网）

文昌发射火箭最重要的一环，海上运输，就由2013年刚投入使用的火箭运输船远望21和22号完成。由于是完全不同功能的运输船，它们的编号自然不应沿用1到7的传统编号，而是从20系列重新开编。

我国最新的长征火箭家族主力，长征七号和“大胖子”长征五号（最宽直径已经升至5米），就由远望号从天津搬到文昌。

远望号到底能做什么？

前文提到，测量船主要负责航天测控，运输船主要负责大型火箭海上运输。

• “巨无霸”远望号

远望号所有船舶隶属于中国卫星海上测控部，本文将它与目前经常出镜亮相的我国大型舰艇对比（均是公开信息，各型号排水量数据来自互联网）。

辽宁号航空母舰是中国最大的军用船舶，304.5米长、满载6.75万吨排水量。在此之前，我国最大的战斗船舶是井冈山船坞登陆舰，210米长，满载2万吨排水量；而最厉害的国防利器，是刚下水的055型导弹驱逐舰，南昌舰，183米长满载1.35万吨满载排水量；非战斗船舶中，最大的是抚仙湖号综合补给舰，171米长，1.5万吨的满载排水量。远望7号测量船与它们对比如下：

可以明显看到远望的体量几乎仅次于辽宁号。当然，能力越大，责任就越大，远望更是如此，它庞大的身躯，主要由于它肩负着太多的责任。

• 多功能的远望

远望号能实现的功能和自身能力，远超大家想象的。对航天器测控远超“千里眼，顺风耳”这么简单，不同星上设备适合的发送机制不同，还要考虑将收到的信息与位于我国本土的飞控站沟通，甚至经由天上的通信卫星和中继卫星进行，因而测量船往往需要覆盖不同频段的通信需求。

大家应该还有一些中学电磁波基本知识，从频率上说，测量船需要满足无线电广播（MHz级别）、火箭测控L/S/C（1-8 GHz）频段、航天器通信C/X/Ku/K/Ka（4-40 GHz）乃至Q/U/V/E/W（30-110 GHz）甚至更高，如今频段以THz计的激光通信也已日趋成熟，自然都需要远望号身兼数职。每一个都意味着需要背负对应的天线甚至阵列，它们彼此还需要隔开距离，避免信号干扰。

远望6号上有各种雷达和天线，（图片来源：我们的太空微博）

考虑到它还要有极其精密的导航定位系统，自给长期海上工作能力，气象勘查能力，恶劣环境抗压能力等，一艘船如此之大也很正常了。

此外，为保证足够的覆盖范围，远望通常需要2艘甚至更多同时出海。

鹊桥号测控任务出发前往各自预定海域时，远望6和7隔海相望，（图片来源：我们的太空微博）

• 远望号工作范围？

毫无疑问，远望号需要在发射任务前提前出发，前往目标海域。不同航天器测控需求不同，但飞得低的需求最大，例如我国早期的神舟飞船任务，往往需要3-4艘远望同时出发前往太平洋、印度洋甚至大西洋参与测控。杨利伟2003年执行中国首次载人航天任务神舟五号时，彼时在役的远望1（日本海）、2（南太平洋）、3（南大西洋）、4（印度洋）全部出发。

这张杨利伟在太空中展示中国国旗和联合国旗的图片，就由远望4号从印度洋传回。（图源自水印）

总体上，由于我国的载人航天任务都在南北纬42.5度（国际空间站通常在51.5度），高轨任务（北斗，风云三，通信卫星等）对地可视范围很大，远望号通常只活跃在南北纬60度区间内，足够满足需求。

远望依然不够，还需要天链

想必大家也可以想到：远望号毕竟只是茫茫大洋上的“点”，覆盖范围依然有限，即便所有远望同时出发也不可能实现全球无死角覆盖。即便远望已是水上巨无霸，但依然很难有完全超越大型地面测控站的能力，地面测控条件还要好的多。

因此，远望不可能辅助实现24小时航天器测控。对于天地通话而言，更是困难。还以杨利伟为例，彼时他只能在飞到中国附近卫星测控站时才能与地球联系，无论是跟国防部长通话还是跟家人问候，一次大概5分钟就必须草草结束。

王亚平授课是通过天链一号系统（图片改编自中新网）

而到了2013年神舟十号，王亚平就已经能在太空中实现51分钟的太空授课，期间飞船绕了地球大半圈。到了神舟十一号，景海鹏和陈冬已经能看地面电视直播。

他们依赖的就是我国覆盖全球的四颗信号中继卫星，天链一号，它是世界第二个能实现全球覆盖的中继卫星网络（另一是美国）。天链一号由四颗卫星组成，待在36000千米的高空，构建了天基中继卫星网络，极大弥补了地面和海上测控站的不足。

因而，我国目前拥有地面、海上（远望）、天上（天链）乃至远达月球（鹊桥号）的复杂航天器测控服务网络，这个庞大的网络，共同在幕后支撑起了我国航天的快速发展。

某次任务时长期出海并在海上度过春节的远望6号（图源：我们的太空微博）

由于航天测控任务动辄持续几十天乃至数月时间，远望人为了完成使命，也长期处在大海上漂泊的状态，付出的艰辛和努力远超大家想象。

探海滔天，追星揽月！远望人，值得你点赞！

（非常感谢【@我们的太空微博】提供的图片资料）

（本文中标明来源的图片均已获得授权）