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嫦娥四號落月前20多天忙啥?專家:不止等天亮
2019-01-06 08:00:04 來源: 科技日報
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  1月3日,嫦娥四號成功踏足月球背面,讓中國航天又一次創造了人類首次。

  不過,它從2018年12月12日進入環月軌道至今,繞著月球飛了20多天才降落。許多網友表示不解:既然“起大早”,為啥要“趕晚集”?

  不僅僅是為等天亮

  有專家解釋,嫦娥四號要等著陸區天亮。月球整體光照情況顯示,嫦娥四號進入月球軌道時,它的預定著陸區南極艾肯盆地一帶正在進入夜晚。黑燈瞎火降落,萬一摔跟頭怎麼辦?由于一個月夜相當于地球上的14天,所以它多飛一陣,等到落區太陽高照時降落,當然更加穩妥。

  但北京航天飛行控制中心軌道專家組組長劉勇告訴科技日報記者,其原因不僅于此,還跟嫦娥四號的入軌傾角與落區位置有關。

  劉勇説,嫦娥四號進入環月軌道時,其軌道面與地月連線基本垂直,而它的首選著陸點——位于艾特肯盆地中部的馮·卡門撞擊坑,經度在180度左右。這意味著當時嫦娥四號的軌道並不經過落點,其間有大約270度的偏差。這需要通過月球自轉,花費20多天逐漸彌補。

  有網友發問:既然要等,幹嘛不推遲半個月發射?這就涉及到發射窗口問題。

  記者了解到,嫦娥四號的發射時間可不是隨便選擇的,要考慮很多約束條件,使它與日、地(包括地面點和近地軌道)、月(包括著月點)的相對關係滿足任務需求。例如,奔月軌道需要調整近月點經度和飛行時間,讓環月軌道臨近著月點上空,為登月創造條件;奔月飛行過程中,要考慮太陽能帆板的受曬問題,要求太陽光入射方向與太陽帆板之間的夾角保持在一定范圍內。此外在飛行和著陸過程中,還要考慮連續測控問題。這些約束條件有的決定發射月份,有的決定要在哪天、幾點發射。嫦娥四號要在月背著陸,各種約束關係特別復雜,其形成發射機會的交集只在12月8日和9日各有2次,加起來也只有幾分鐘。正所謂“過了這村就沒這店”。

  中繼通信不像打電話那麼簡單

  除了上述原因,嫦娥四號這段時間也不是“閒逛”。劉勇説,出于工程上的考慮,嫦娥四號繞月期間一些設備需要開機進行測試,有足夠的時間,才能讓測試更完整,準備更充分。科工局消息透露,嫦娥四號進入環月軌道以來,進行了2次環月軌道修正,與“鵲橋”中繼星進行了4次中繼鏈路測試,開展了激光測距、三維成像、微波測距測速等導航敏感器在軌測試,為實施月球背面軟著陸做好準備。

  其中,中繼通信鏈路的建立是確保任務成功的關鍵之一。

  記者從中國航天科技集團五院了解到,鵲橋中繼星于2018年12月14日成功與嫦娥四號著陸器、巡視器組合體建立了前向/返向通信鏈路連接。前向鏈路指地面站將遙控指令發給鵲橋並轉發給嫦娥四號;返向鏈路指嫦娥四號將數據通過鵲橋轉發到地面。

  這可不像我們平時打電話那麼簡單。五院嫦娥四號中繼星總體主任設計師孫驥介紹,當時嫦娥四號運行在環月軌道,鵲橋運行在距地球約45萬公裏的地月拉格朗日2點Halo軌道上。為了確保它們之間通信鏈路的正常建立,鵲橋上配置的4.2米傘狀拋物面天線必須時刻精確指向嫦娥四號的航跡。在保證姿態指向的前提下,通過開啟兩個飛行器上的各類通信設備,建立X頻段的通信鏈路。

  嫦娥四號和鵲橋分別在各自的軌道上高速運行,因此通信鏈路的維持是個動態過程。孫驥説,要保證通信鏈路平穩可靠,要求鵲橋像諸葛亮一樣,對嫦娥四號下一步的位置神機妙算,並保證自己的姿態準確地指向那裏。鵲橋的傘狀拋物面天線波束角極小,一個細微的姿態擾動,就會讓通信鏈路出現“卡頓”。這對鵲橋要求十分苛刻,既要“算得準”,更要“指得準”。

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【糾錯】 責任編輯: 邱麗芳
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