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“嫦娥”成功落月 “鹊桥”功不可没

2019-01-07 09:56来源:新华社

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  嫦娥四号、玉兔二号、鹊桥号全家福。(中国航天科技集团五院供图)

  嫦娥四号成为人类首次在月球背面软着陆的探测器,为地面与嫦娥四号探测器搭建起通信桥梁的中继星“鹊桥”发挥了关键作用。

  “鹊桥”于2018年5月21日从西昌卫星发射中心升空。中国航天科技集团五院中继星“鹊桥”主任设计师孙骥说,“鹊桥”虽然不是嫦娥四号任务的主角,却是重要的组成部分,其使命就是为月球背面的着陆器和巡视器提供中继通信服务,相当于把一个地面站搬到了天上。

  鹊桥号中继卫星示意图。(中国航天科技集团五院供图)

  他介绍,“鹊桥”运行的轨道非常特殊,环绕地月第二拉格朗日(L2)点,距离月球背面的探测器最远有7.9万公里,距离地球近50万公里。嫦娥四号探测器的信息传给“鹊桥”后,会首先进行解调等处理,再传回地球。

  中国航天科技集团五院中继星“鹊桥”总设计师张立华说,在地月L2点上,地球、月球对卫星的引力与卫星沿轨道运动产生的离心力刚好达到了平衡。中继星采用了绕地月L2点的Halo轨道(晕轨道),只需消耗很少的推进剂就能实现长期稳定运行。在这里,中继星可以一直同时“看到”月球背面和地球,是对月球背面探测器进行中继通信的理想位置,而从地球上看,这个轨道就好像环绕月球的晕。

  他介绍,美国深空探测专家罗伯特·法库在上世纪60年代第一次提出Halo轨道以及通过中继星实现与月球背面探测器通信的设想,并建议后续的阿波罗任务可以考虑到月球背面去,但因为各种原因没有实现,现在是中国人把他的想法给实现了。

  中国科学院院士、中国航天科技集团五院深空探测和空间科学首席科学家叶培建表示,将尽力让“鹊桥”工作时间足够长,在其寿命内如果外国航天器想去月球背面探测,也可以通过这颗中继星获得帮助,这将是中国对世界的贡献。

  鹊桥号为嫦娥四号中继通信示意图。(中国航天科技集团五院供图)

  除了为嫦娥四号任务提供中继服务,“鹊桥”还将开展科学与技术实验。中继星上搭载了荷兰与中国科学家联合研制的低频射电探测仪,可“聆听”来自宇宙深处的“声音”,并将与地面上的探测设备联合进行干涉测量。

  此外,中继星上还搭载了中山大学研制的激光角反射镜,将开展迄今最远距离的激光测距试验,为未来的应用奠定技术基础。

  孙骥说,中继星上还搭载了几台相机,其中一台是为了监视天线展开情况,另外两台用于拍摄月球及地球和月球在不同空间位置上的合影,同时科研人员还希望用该相机观测到陨石撞击月球背面瞬间的情形。“尽管难度很大,探测到的概率极低,还是要尝试一下。”

  张立华说,中继星是基于成本相对较低的小卫星平台研制,没有在深空探测任务中应用的经历,选择的运载火箭长征四号丙也是第一次在西昌发射,并且是第一次发射探月轨道卫星,因而任务风险大,研制人员面对的挑战和压力非常大。

  “中继通信天线上的一些部件被太阳照射时温度达100多摄氏度,而在卫星处于长达5小时的阴影时温度又会降到零下200多摄氏度,如何在极大温差下保证天线正常工作是非常大的挑战,我们为此做了很多试验。”张立华说。

  他说,该天线的研制也体现了多领域技术的交叉融合,天线上的金属网是与纺织行业技术合作的成果,肋展开机构则借鉴了钟表的发条机构。

  发射前的鹊桥号中继卫星。(中国航天科技集团五院供图)

  张立华说,研制团队从2015年年底接到任务,在短短30个月内按期实现了发射,加班加点是常事儿,最后半年没有休过一个周末。

  据介绍,随“鹊桥”飞向深空的还有数万条中国民众的寄语,表达了他们对探索月球和深空的期望。(喻菲 全晓书 胡喆)

[责编:张佳兴]

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