一、航天工程应用

65米射电望远镜是我国目前口径最大、波段最全的一台全方位可动的高性能的射电望远镜，它可以精确跟踪高轨地球卫星、探月卫星和深空探测器，它共有8个接收波段，包括了目前航天工程上常用的下行信号的波段（S、X、Ka），所以它将在我国的航天工程（特别是探月工程和深空探测）中发挥重要作用。它的主要应用如下：

二、航天器的VLBI精确定位和定轨

VLBI是当前应用于天文学研究的最高角分辨率、最高测量精度的观测技术，VLBI观测站同时跟踪观测同一目标（天然的射电天体或有下行无线电信号的人造天体），各观测站将观测数据实时传送或记录在磁盘上，再运送到VLBI数据处理中心，然后进行数据回放和互相关运算，再利用得到的互相关数据计算得到的信号到达各观测站的时间差（时延观测值）及其变化率（时延率观测值），最后利用这些VLBI观测值计算目标的角位置（赤经和赤纬），测量精度可以达到千分之几角秒、万分之几角秒，甚至更高。航天器的测定轨的常规方法是利用航天测控站的测距、测速数据，这些观测数据均为视向测量数据，而VLBI测量的为航天器的横向位置和速度，所以两种测量技术各有特点，是很好的互补。利用测距、测速数据与VLBI测量数据进行综合定轨，比较单独用测距、测速数据定轨，对于同样的观测弧度，可以获得更高的定轨精度；或者，为达到同样的定轨精度，VLBI数据参与测轨，可以大大缩短观测弧度。这结论已经为国际上许多航天器的测定轨的结果所证实，同时也为我国的探月一期工程的VLBI测轨的结果所验证。
用65米射电望远镜替代原来的上海佘山25米射电射电望远镜，则将使得与上海有关的各条基线的灵敏度提高1.6倍，这将大大提高中国VLBI网的测轨精度。同时，由于灵敏度的提高，可以用更短的时间来测量航天器瞬时位置，如：探月二、三期，登月舱将实施在月面上的软着陆，还有月球车在月面上巡视，都需要在秒级的时间尺度上快速测量它们的瞬时位置，65米射电望远镜将发挥重要作用。

三、黄道带标校射电源的VLBI精确定位

航天器的VLBI测量，为了标校系统误差，如：钟差和仪器时延等，一般采用差分VLBI方法（Delta-VLBI），即对航天器和邻近的标校射电源进行交替观测，标校射电源与航天器的角距越小，则标校的精度就越高。要进行高精度的标校，一般要求两者的角距小于10度；如果要进行更高精度的相位参考VLBI观测，则一般要求两者的角距小于3度。月球探测器和深空探测器一般均飞行在黄道面附近，但是目前在黄道面附近可供VLBI标校用的射电源还不能完全满足该要求，所以需要搜寻更多合适的射电源，并进行VLBI精确定位。目前已经发现并已测定了它的精确位置的射电源，一般是流量密度较高的致密射电源，剩下未发现或未精确定位的射电源，一般是比较弱的，用原来的中国VLBI网来搜寻或进行精确定位是比较困难的。当65米射电望远镜加入了中国VLBI网后，灵敏度将大大提高，所以将在黄道面标校射电源加密工作方面，发挥重要作用。

四、地球自转参数的快速测量

对于航天器的精确测定轨，地球自转参数是必要的先验值，它直接影响航天器的定位和定轨精度。目前，地球自转参数都是从国际地球自转服务机构获得，如：IRES（国际地球自转和参考系服务）。但是，精确的地球自转参数一般要滞后二星期才能得到。如果需要对于我国的航天器进行快速、精确定位和定轨，则就需要我国自行快速测量地球自转参数。以65米射电望远镜为主站的中国VLBI网，可以在数小时内精确测量地球自转参数，供航天器快速精确定位和定轨用。

五、航天器下行科学数据的接收

随着深空探测的发展，对于科学数据的下行速率提出了越来越高的要求，也就要求采用更高的通信频率。使用Ka波段（波长9毫米）来取代常用的S波段（波长13厘米）和X波段（波长3.6厘米）是深空探测通信的发展方向，目前国际上已经开始使用。65米射电望远镜由于采用了天线主面的主动调整系统，所以它在Ka波段可以获得高效率，其灵敏度与国外深空跟踪站的大口径天线相当，所以可以满足我国今后的火星探测，以至更遥远的木星、土星探测的下行科学数据接收的需要。