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“嫦娥”未動 “鵲橋”先行——看中國如何為月球背面建探月通信“服務區”
2018-05-21 19:11:17 來源: 新華網
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  新華社西昌5月21日電 題:“嫦娥”未動 “鵲橋”先行——看中國如何為月球背面建探月通信“服務區”

  新華社記者白國龍、余曉潔、胡喆

  5月21日清晨,在嫦娥三號“奔月”4年多之後,中國又做出一個探索月球的大動作——在西昌衛星發射中心將探月工程嫦娥四號任務鵲橋號中繼星發射升空。

  這是世界首顆運行于地月拉格朗日L2點(簡稱:地月L2點)的通信衛星,它的成功與否對2018年年底中國探月工程嫦娥四號任務——世界首次月球背面軟著陸和巡視勘察任務至關重要。

  為月球背面建地月通信“服務區”

  在與長徵四號丙運載火箭完成星箭分離後,“鵲橋”進入預定地月轉移軌道,相繼展開衛星太陽翼和中繼通信天線,飛向月球。

  中國航天科技集團五院“鵲橋”號中繼星項目經理張立華接受新華社記者採訪時表示,後續,“鵲橋”還需進行12次軌道控制任務,經過中途修正、近月制動和月球借力,進入月球至地月L2點的轉移軌道,通過3次捕獲控制和修正後,最終進入環繞地月L2點的使命軌道。地月L2點是衛星相對于地球和月球基本保持靜止的一個空間點。位于地月連線的延長線上,到月球的平均距離約為6.5萬公裏,距地球40多萬公裏。

  中國探月工程總設計師、中國工程院院士吳偉仁説,由于月球繞地球公轉的周期與月球自轉的周期相同,所以月球總有一面背對著地球,這一面稱之為月球背面。著陸在月球背面的探測器會受到月球自身遮擋,無法直接與地球進行測控通信和數據傳輸,因此必須先發射“鵲橋”,讓它去充當架設在嫦娥四號與地球間的“通信中繼站”,專門解決著陸月球背面的探測器對地通信“不在服務區”的問題。

  “鵲橋”的名字來源于中國民間牛郎織女的傳説,而這顆中繼星是中國航天人用自己的辛勤、智慧和汗水設計建造的地月信息聯通的“天橋”。

  完成使命還需“過關斬將”

  “鵲橋”雖然只有400多公斤重,但它是中國第一次應用于深空探測重大任務的小衛星。專家們坦言,這次任務周期長、難度大、風險高,衛星的飛行軌道也與眾不同。

  吳偉仁説,1772年,法國數學家拉格朗日推算出,一個小物體在兩大物體的引力作用下,小物體相對于它們基本保持靜止的空間點有五個,即拉格朗日點又稱為平動點,分別為L1、L2、L3、L4、L5。其中,L1、L2點在兩個天體的連線上。

  “鵲橋”正是要圍繞地月L2點的使命軌道飛行。中國航天科技集團五院嫦娥四號探測器係統項目執行總監、副總設計師張熇告訴記者,在去往地月L2點使命軌道的途中,“鵲橋”需要多次進行中途修正,要完成全部使命還需“過五關斬六將”。

  最關鍵的一次是近月制動的變軌,張立華將它形象地稱為在距月面100公裏高度時給衛星“踩一腳剎車”。這次變軌的窗口時間很短,且只有一次機會。如果沒按計劃完成好“剎車”動作,“鵲橋”很可能從此飛離預定軌道,因為這顆小衛星攜帶的推進劑不足以讓它重新進入預定軌道。

  此外,“鵲橋”採用的傘狀大通信天線由于是首次使用,其性能表現需要經受在軌實際檢驗,而遠距離通信也是一大難點。張立華説,地球上的通信衛星通常是在距地面3萬多公裏的地球同步軌道運行,“鵲橋”距離月面距離遠了1倍多,有7萬多公裏,這些對這顆中繼星實現與嫦娥四號著陸器和巡視器穩定可靠的通信提出挑戰。

  拉開探月國際合作新序幕

  “‘鵲橋’是顆小衛星,研制時間只有兩年半,但作為嫦娥四號任務的重要組成部分,它的技術狀態比較新,設計壽命達3年,而且質量要求非常嚴格,整個衛星的地面加電測試時間超過1300個小時。”張立華説。

  “鵲橋”攜帶一大一小兩個相機,小的專門觀察衛星天線的展開情況,大的可以給月球和地球拍合影。

  張立華表示,在確保完成通信中繼保障使命的同時,“鵲橋”也拉開了探月國際合作的新序幕。“鵲橋”攜帶了由荷蘭研制的低頻射電探測儀,未來將開展在軌科學探測試驗。

  這個低頻射電探測儀可以聆聽低頻的宇宙之聲,這些宇宙之聲攜帶著宇宙大爆炸後幾億年時間裏的蛛絲馬跡,那時正是氫氣雲孕育第一代恒星的宇宙黑暗時代。專家稱,這一科學探測將等嫦娥四號探測器完成主要任務之後再繼續展開研究。

  此外,與“鵲橋”一同發射升空的還有由哈爾濱工業大學研制的“龍江一號”“龍江二號”兩顆月球軌道編隊超長波天文觀測微衛星,星上搭載了由沙特研制的月球小型光學成像探測儀。兩顆微衛星未來將開展月球軌道編隊飛行、空間超長波天文幹涉測量等技術試驗。

  中國航天科技集團五院嫦娥四號探測器總設計師孫澤洲説,10多年前,中國人是獨立自主、自力更生地發射嫦娥一號的,如今我們的探月任務也為更多國家創造了科學探索的平臺。今年,嫦娥四號也將搭載來自德國和瑞典的科研載荷登陸月球背面。中國在月球探測的國際合作中,變得更加自信、主動,合作水平又上了新臺階。

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【糾錯】 責任編輯: 陳俊松
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