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迄今，我国已发射了近百颗人造地球卫星，绝大部分卫星距离地面在万千米以内，极少数卫星离地面最远距离也不过万千米，也就是说我们的天缰最长只有万千米，属于“短缰”的范围。
而在绕月探测工程中，“嫦娥一号”卫星最远要飞到距地球44万千米处，是地球同步轨道卫星距地面距离万千米的十几倍，这样长程的“远缰”我国从未尝试过。如何追踪、呵护、控制好嫦娥，是整个绕月探测工程中的难点和关键。这道难关不突破，嫦娥就无法找到月球轨道的入口；即使奔月成功，我们也根本不知道她在何处、干了些什么。如果测控系统不到位，那么发射卫星所做的一切，都等于前功尽弃，花费了无用之功。
“嫦娥一号”奔月的路线图是这样的：长征三号甲运载火箭将卫星送入近地点高度200千米、远地点万千米、轨道倾角31度的大椭圆轨道。在此后的5天左右时间内，卫星将？过4次变轨，使得飞行轨道的远地点接近40万千米，进入奔向月球的轨道—地月转移轨道。在地月转移轨道上，卫星？过2～3次中途轨道修正后到达月球附近。再？过3次近月点减速，以确保其顺利被月球引力捕获，准确进入高度为200千米的绕月探测轨道。
如此遥远的距离给“嫦娥一号”的测控带来了极大的困难。
困难之一：通信信号弱。众所周知，无线电信号强度与距离的平方成反比，也就是说测控距离增加一倍，信号强度就衰减3/4。“嫦娥一号”的测控距离是普通卫星的10倍以上；要想收到它的信息，地面接发信号的雷达天线就要做得很大。目前，我国航天测控系统最大的天线直径是25米，而国外用来深空探测的是由一系列直径70米的天线组成的面积近4000平方米的天线阵。
困难之二：信号传输慢。无线电波以每秒30万千米的光速传播，地球至月球的单程时延为35秒，相当于我们说完话后，35秒后对方才能听见。这种时延造成了在探月过程中几乎很难做到实时响应，这对于准确测控来说就显得实在太慢了。
困难之三：无法连续测控。由于地球自转的影响，为保证地…月转移轨道及月球轨道24小时连续观测，必须在全球布设？度上相距120度、范围在北纬和南纬29度以上地区至少三个地面站，每个站可连续观测8小时，我国本土陆地面积东西横跨为5000千米，在？度上跨度仅为62度，纬度距离为52度，因而在我国国土上建几个深空测控站，观测效果只相当于一个站。由于地球的自转，单个地面站可连续跟踪的弧段最多只能达到15小时。要实现全天时的观察需要，需要在全球布站或开展国际合作。
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万里嫦娥一线牵（2）
困难之四：高精度导航困难。近地卫星可以使用的高精度导航手段（如GPS导航技术），在深空测控通信中主要依靠传统的多普勒测量和距离测量手段。随着目标距离的增大，角度测量误差所引起的导航误差也很大。真可谓“失之毫厘，谬以千里”。
在工程论证中，测控系统成了制约整个工程的瓶颈。后来，工程总指挥孙家栋根据调查发现，在采用我国现有航天测控网的基础上，如果再利用中国科学院上海天文台、北京天文台和昆明天文台的天文望远镜的观测能力，让天文台的甚长基线射电干涉网辅助测量，提高卫星导航精度，就可基本满足“嫦娥一号”卫星的测控要求。于是，专家们建设性地提出了“USB＋VLBI”综合测量方案，在我国尚未建成深空探测网的现实条件下，解决了测控距离远，测量精度高的技术难题。
“USB”是S频段微波统一测控系统的简称，是具有跟踪测轨、遥测接收、遥控发令功能的综合多功能测控设备。它先后完成了我国历次运载火箭和各型号卫星飞行的测控通信任务，完成了我国各卫星发射中心、测控中心、测控站和“远望”号综合测量船队测控通信系统的总体设计与建设，是国内比较完善的卫星测控通信网，在我国载人航天飞行试验中，它也？受了检验。参加绕月探测工程S频段测控网主要由北京航天飞行控制中心、西安卫星测控中心、西昌卫星发射中心、青岛站、喀什站、厦门站，以及“远望二号”、“远望三号”测量船组成。为了解决远距离测控，又分别在喀什站和青岛站新建了18米天线，改善了以往用于地球卫星的10米和12米天线的信道余量，提高了测量精度，增强了系统可靠性，使地面站作用距离从地球范围延伸到月球范围。
统一测控系统一般由天线跟踪/角测量系统、发射系统、接收系统、遥测终端、遥控终端、测距/测速终端、时/频终端、数据传输设备以及其他设备组成，所用频段多为S波段（2000～4000兆赫）或C波段（4000～8000兆赫）。采用统一测控系统并使用S频段的测控通信网称为“统一S波段”测控网，简称USB测控网。
VLBI（VeryLongBaselineInterferometry）是甚长基线干涉测量的英文缩写，它是一种射电干涉技术，通过无线电波干涉的方法，将间隔数百乃至数千千米长度基线两端的口径较小的射电望远镜，合成为巨大的综合孔径望远镜，其等效直径为望远镜之间的最长基线长度。通过延长基线，VLBI能获得极高的分辨率，是目前分辨率最高的天文观测技术，主要用于射电星的研究。根据VLBI的基本？理，利用长基线两端的测量站可以观测深空航天器，同时，还可对同航天器相近的标校星（通常是射电星）观测，将得到的两种数据进行比对，就可得到比较精确的航天器角位置。我国的VLBI射电天文观测网归属中国科学院，由北京密云站50米口径射电望远镜、电望远镜天线、乌鲁木齐南山站25米口径射电望远镜、昆明凤凰山站40米口径射电望远镜、上海佘山站25米口径射电望远镜和位于上海天文台的数据处理中心组成。由靠近我国国土边缘的四个站可构成6条测量基线，最长基线长度达3200多千米。该系统已？加入欧洲甚长基线干涉网等8个国际联合观测网络或观测项目。1996年上海、乌鲁木齐、意大利、南非等五台站进行了VLBI联合观测，成功地发现了5个视超光速源。
射电望远镜是指能够接收遥远河外星系射电源（如类星体）飞出的宽带微波辐射信号的无线电接收装置。并不是通常概念下的光学望远镜。射电望远镜包括大口径天线、低噪声接收机和宽带记录装置。
为了进一步提高测控覆盖率和可靠性，我国还与欧洲空间局（主要由欧洲空间操作中心、库鲁站、新诺舍站组成）和智利圣地亚哥站开展国际联网合作，借用国际资源作为绕月探测工程测控系统的补充，形成了“国内测控站（船）＋国外测控站”的全球布站方案，使“嫦娥一号”卫星的测控覆盖率达到了98％以上。
万里嫦娥一线牵（3）
在“嫦娥一号”发射前，我国利用欧洲空间局的Smart1月球探测器进行了USB＋VLBI综合测定轨试验，首次验证了测控系统对环月探测器的测定轨能力，取得了满意的结果。
万里嫦娥一线牵。寄托了华夏民族月球情结的“嫦娥一号”，会源源不断地向她的父老乡亲报告月宫里的秘密。
“卡西尼？惠更斯”土星探测计划是美国国家航空航天局、欧洲空间局和意大利航天局的一个合作项目，“卡西尼…惠更斯”土星探测器是人类迄今为止发射的规模最大、复杂程度最高的行星探测器。1997年10月15日“卡西尼？惠更斯”发射升空后，于2004年7月1日进入土星轨道。2005年1月14日，中国参加了国际联合观测，上海天文台25米射电望远镜观测了该探测器进入土卫六大气层到着陆的全过程。
嫦娥绕月有归宿
对于探月工程来说，地面应用系统既是科学探测的起点，又是完成科学目标的终点。说它是起点，因为探月工程的科学计划从这里确定，说它是终点，因为最终科学探测成果又将从这里诞生。换句大白话，“嫦娥一号”绕月飞行说到底，是为了得到有关月球的信息，是为了研究、探索月球，是为了开发月球资源服务人类，是为了人类迈向深空的脚步走得更远。这才是“嫦娥一号”的使命、真谛和归宿。
探月工程的地面应用系统便是嫦娥绕月的归宿地。这个系统由中国科学院国家天文台承担研制，包括运行管理、数据接收、数据预处理、数据管理和科学应用与研究等五个分系统。其主要任务是，科学探测业务运行管理，科学数据接收、存储和管理，科学数据处理、应用和研究；建设北京50米天线地面站和昆明40米天线地面站，开展卫星数传信道下行数据的接收、落地记录和地面传输；开展科学数据的存储、归档、备份、授权发布，以及科学数据的处理、解译、应用和研究。
所谓运行管理，就是有效调度和管理“嫦娥一号”上的8只眼睛。嫦娥绕月后，她的眼睛是最忙碌的“器官”，哪只眼睛什么时间该干什么工作，什么时间该闭眼休息，都是通过“运行管理分系统”来发号施令的。在它的管理下，8只眼睛忙而不乱、有条不紊地完成各自的使命，成为地面科学家忠实的“眼线”。在这个分系统的支持下，研究人员能够制定并分发各种计划，？调测控系统和整个地面应用系统的任务，监视、控制其他分系统和月球探测器的工作，及时有效地完成预定的科学探测与实时数据接收、处理和各种探测产品的生成。研究人员还将在这里完成对月球探测器的管理，以及天地对接试验和月球探测器的在轨测试，它是整个地面应用系统的“神？中枢”。
所谓数据接收，就是接收“眼线”所发现的情报。“嫦娥一号”采集的数据？过卫星上的传输天线向地面发射。星上的数据传输天线有两个，一个是指向地球的定向天线，另外一个是没有固定指向的全向天线。由于地月之间的距离太遥远，要接受“眼线”的情报，必须采用大口径的接收天线，降低天线及接收机的噪声温度，并采用新的信源压缩方法和信道纠错编译码等通信技术，以改善信道传输质量。因此，在北京密云水库的北岸建设了一座直径达50米的天线；在云南昆明的凤凰山上，建设了一座直径为40米的天线，它们是目前我国最大的数据接收天线。这两座天线时刻保持与嫦娥的联系，把“眼线”报来的情报全部收集、存储起来。数据接收分系统是地面应用系统的“情报站”。
所谓数据预处理，就是把情报站里的情报“？译”成一般人能看得懂的信息。“嫦娥一号”传回的数据是相当于密码的二进制数据，依靠数据预处理分系统，二进制数据被转换成能够被广大科学家使用的图像、谱线等信息。这个“？译”系统由一套大型计算机组成，它的最大特点就是全自动化流水线作业，能把月球探测器接收下来的探测数据，自动转换成国际标准格式的数据产品。数据预处理分系统是地面应用系统的“批生产梦工厂”。
所谓数据管理，就是为海量的信息建立仓库并实施管理。“嫦娥一号”发回来的信息可以说是海量的信息，为了实现存储有序、方便查询和调用，必须先给每个数据都起个名字，然后分配到不同的“库房”里，相当于中药房把采回的草药加工后，放到不同的中药格子里一样。数据入库的目的是为了让用户“取用”，但是用户必须要有身份证明，就像我们去药房取药必须亮明处方一样。数据管理分系统具有身份识别功能，而且还根据使用需要把用户分成了不同的等级，只要你通过了身份认证，确认了你的等级，你就能根据自己的权限，获得相应的数据。数据管理分系统是地面应用系统的“智能管家”。
所谓科学应用与研究，就是对各种标准数据进行深加工。这是整个探月工程的最后一道工序，也是组织全国科学家和研究人员对标准月球数据产品进行研究和应用的大会战，他们要加工出能够很直观地反映月球表面各种特征的图片、文字，例如月球表面的“立体地图”、岩石类型和有用矿藏的分布图等等。当然，更长期的任务是，如何开发月球造福人类。
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