这个问题看似简单，傻呀，用无线电啊！

好，那我们就上无线电！

需要建个站吧？是的！要建个站！

要搞个像锅的那种，对吧，因为距离远啊，得聚焦定向发射啊，就像手电筒一样。

那就来口锅！

在哪里建呢？就在大西北建一个吧，那里地广人稀、电磁背景噪音小！另外这锅也不能对人，功率大啊，10KW。

口径35米，位于新疆维吾尔自治区喀什市以南莎车县境内，昆仑山北麓、帕米尔高原脚下,塔克拉玛干沙漠西缘，使用国际标准S，X，Ka三频段，2013年建成并投入使用。

建好了，问题来了，地球在自转啊，1个点理论上对火星最多只能通信12小时啊（由于公转和天线自身倾角限制会低于这个时长），这可不行，那就还得增加站点啊，对吧，最好的再搞2个，各自间隔120度排开。

那就再来一个！

第2个站点位于中国黑龙江省佳木斯市东南桦南县境内，站点所处区域位于完达山支脉的低山丘陵地区，口径66米，使用 S/X 双频段测控设备 (综合考虑气象等因素暂未考虑 Ka 频段), 2013年建成并投入使用。

还差1个,不能在国内建了

其实这喀什站与佳木斯站已经挨的够近了，两者只相差约54度，第3个站点就不能在国内建了，不然整个的控制角度范围就太小了。

在哪建呢，最后选择了南美洲的阿根廷，要知道在海外建个测控站着实是不容易，难免会有些国家从中作梗，另外也被怀疑另有用途，总之是非常的不容易。

经过了各种审查和猜疑，好不容易谈妥了，阿根廷议会在2015年2月以133票赞成对107票反对批准了该项目，项目用地签署的是50年的合同，投资额为5000万美元。中国交建的子公司中国港口工程公司负责工程建设，建设速度那叫一个快呀，把西方媒体给惊呆了。

该站点位于西经约76度，与喀什站相隔140度，角度不错，阿根廷西部内乌肯省萨帕拉市以北约 80 km, 站址所处的区域,位于南美洲巴塔哥尼亚 (Patagonia) 高原的北缘，使用S/X/Ka 三频段测控设备，包括一个13.5米口径和35米口径的锅。于2017年10月启用，并成功为嫦娥任务展开服务。

3口锅到位，这算是差不多了，看看性能够用不

总体上对探月工程支持给力，嫦娥2号、嫦娥3号和嫦娥4号任务中使用了S和X波段进行了测控，其中嫦娥2号任务中，最远跟踪距离达1亿公里。嫦娥4号任务中与环月的“鹊桥” 中继星通信良好。

但1亿公里对于中国的深空探索显然不够用，火星探索最远的通信距离大于4亿公里，2036 年前后还要开展木星系及行星际穿越探测，这个距离就更远了，地球到木星最近的距离也有5.88亿公里，最远可达9.68亿公里，这个距离就是光也要走大约54分钟。

距离一长，信号就会衰减的厉害，传输速率与稳定性都会大幅下降，具体来讲，全向天线的信号传播的强度与距离的平方成反比，如上图所示，地球到火星的最大路径损耗可以到达约80dB左右，这是个什么概念呢，也就是说目前10KW的功率到天问一号上信号强度要降低约10的8次方，也就是1亿倍，变成了0.1毫瓦。

这还是用锅的情况下，也就是使用了高增益定向天线，否则功率衰减的更加厉害，因此，要想更好的支持深空探索任务，探索火星甚至木星乃至系外行星必须还得想更多的好办法！

看看能想什么办法

先整个2个公式吧，看不懂没关系，我们不计算，公式1表示接收功率（自由空间中微波信号的传播），公式2表示发射或接收天线的增益。将公式2代入公式1就得到下面的公式。

Pr表示的是接收功率，我们肯定想让它变得越大越好

想想看怎么让它变大呢，当然是让分子变大、分母变小对吧，好的！

那我们就得让Pt（发射功率）、d天线1（发射天线口径）、d天线2（接收天线口径）变得越大越好，对不。

然后让电磁波的λ（波长）变得越小越好，对不。

恭喜你！搞明白这个，让你给天问系列行星探测计划测控网升级，你大概也能和我一样比划一下了。那我们就按照公式上的参数往下搞，come on!。

把Pt（发射功率）变大

以X波段为准，2017年中国已经开始了50KW的试验，为了支持火星和木星计划，目前还将计划升级到100KW的发射功率。顺便说一下，美国的S波段已经上到了80KW。

把电磁波的λ（波长）变小，因为是平方关系，这效果也明显

在S、X的基础上，升级三个站点的Ka波段通信能力。这样同等条件下，接收功率（双向的）能够比S、X波段提升25-100倍。

增大发射口径，因为是平方关系，这效果也明显

这个目前是采取了一种比造大锅更好的办法，就是把小锅拼起来变成个大锅，也叫构建天线组阵系统，中国正在喀什深空站建设 3 个 35 m 口径新天 线, 与原有的 1 个 35 m 天线组成天线阵系统，能够到达佳木斯深空站66米口径的效果，计划在在阿根廷深空站也这么干。未来通过广域天线组阵还可以将中国国内可用的大口径天线都利用起来, 能够形成等效天线口径 超过 150 m 的接收能力。

用激光，这个更狠

因为激光的强时间、空间相干性和准直性（好吧，就说可以是一根颜色很纯，很细的光线），其在自由空间中的能量损耗其小，这样探测器和地面的基站就不需要很大的锅了，这对探测器减重和优化配置很重要，而且其频率极高、波长极短、频率偏移小，带宽高、损耗小、抗失真，所以是未来星际通信的大势所在。

美国在 2013 年 9 月发射的 “月球大气与粉尘环境探测器” (LADEE), 对月地激光通信技术进行了演示验证,这是有史以来最长距离的激光通信链路，实现了月地间下行 622 Mb/s 和上行 20 Mb/s 的通信速率。

我国空间激光通信虽然起步较晚，但在十一五、十二五期间已经布置了大量空间激光通信的研究内容，攻关了快速捕获跟踪技术、高灵敏度相干通信技术、大气湍流抑制技术、自适应光学技术等关键技术。且已成功进行了多个在轨演示验证项目，包括 LEO对地、 GEO对地的在轨验证。有消息显示，中国计划在探月工程四期开展地月激光通信技术验证试验。

最后说一下，关于深空通信的这个延时，嗯！这个跟你家升级个宽带可不一样，这个没招，这是我们这个世界的物理法则决定的，没法改变！

这里我只是单纯从星际通信（双向的）角度讲解了一下如何实现对深空探测器的控制和通信，当然这些个天线还可以使用超长基线干涉的办法对深空探测器进行定位，甚至对天体进行研究，但由于这一块属于单向的（只接收信号）所以在这里就不讨论了。

好了，讲完了，各位爷！小手动起来支持一下吧！

参考文献：

1、https architectures, technologies and developments

3、https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/8971/89710S/Overview-and-results-of-the-Lunar-Laser-Communication-Demonstration/10.1117/12.2045508.short?SSO=1

4、高轨卫星激光中继链路研究现状及发展趋势，激光与光电子学进展，2020.7

5、中国深空测控网现状与展望，中国科学，2020，1

6、现代通信技术导论（第二版），北京邮电大学出版社

7、百度等。