迈出人类航天器首次着陆月球背面第一步:专家析中继星"鹊桥"

2018-05-23 12:42 科技日报

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示意图。记者11月29日从国防科工局获悉,探月工程三期再入返回飞行器服务舱飞抵地月系统拉格朗日-2点(简称地月L2点)。截至28日,服务舱已独立飞行28天,目前距地球42.1万公里,距月球6.3万公里,状态正常。各项拓展试验顺利开展。新华社发(国防科工局供图)

示意图。记者11月29日从国防科工局获悉,探月工程三期再入返回飞行器服务舱飞抵地月系统拉格朗日-2点(简称地月L2点)。截至28日,服务舱已独立飞行28天,目前距地球42.1万公里,距月球6.3万公里,状态正常。各项拓展试验顺利开展。(新华社发 国防科工局供图)(本图可查看/保存大图)

(科技日报5月23日报道)5月21日5时28分,由中国航天科技集团(CASIC)研制的探月工程嫦娥四号任务中继星“鹊桥”从西昌卫星发射中心升空,迈出了我国月球背面着陆与探测的第一步。记者从国防科工局获悉,执行此次发射任务的长征四号丙运载火箭在飞行25分钟后,按计划将“鹊桥”直接送入近地点高度200公里、远地点高度40万公里的地月转移轨道,卫星太阳翼和中继通信天线正常展开。后续,该卫星将经过中途修正、近月制动和月球借力,最终进入使命轨道,为年底择机实施的嫦娥四号月球探测任务提供中继通信。

“中继卫星是实施嫦娥四号任务的前提,关系到整个任务的成败。”航天科技集团五院党委书记赵小津曾向科技日报记者表示。记者从五院了解到,在完成使命的同时,“鹊桥”将向人类航天史上的多项纪录发起冲击。

嫦娥四号任务将是人类首次进行月球背面着陆探测。由于月球自转周期与绕地球公转周期相同,所以总有一面背对着地球。着陆在月球背面的探测器受到月球自身遮挡,无法直接与地球进行测控通信和数据传输。为此我国决定发射国内首颗地球轨道外专用中继通信卫星,作为嫦娥四号探测器与地球之间的数据中转站。

“鹊桥”的使命轨道是地月拉格朗日2点晕轨道。拉格朗日2点是卫星相对于地球和月球基本保持静止的一个空间点,地月拉格朗日2点晕轨道是一个形状为非共面的三维不规则曲线。这是人类航天器首次涉足该轨道。在这一轨道上做周期运行,卫星与地面的通信将不受月球遮挡,可实现对嫦娥四号着陆器和巡视器的中继通信覆盖。

深空探测任务中,最难的是如何建立可靠的远距离数据通信链路,这是世界各国都在致力攻克的关键核心技术。“鹊桥”装载有伞状抛物面天线、测控天线和数传天线三类低频射电天线。其中,伞状天线展开直径达4.2米,是人类深空探测史上口径最大的通信天线。它将直接指向月球,与嫦娥四号探测器对接,不仅要将地面的测控指令说给探测器听,还要听清楚探测器要对地球说些啥。这把“伞”在投入工作前,先经受了一次严酷的考验。“鹊桥”与火箭分离后,在太空中经历了一段没有光照的阴影区,最冷时温度达到零下230摄氏度。科技人员开展了大量力学、热学试验,确保伞状天线能从“冻僵”状态下恢复,顺利展开。

“鹊桥”要提供中继服务,中继通信分系统是最核心的部分。记者从五院西安分院了解到,该系统在地、月、星之间建立了三条链路——对月前向链路、对月反向链路以及对地数传链路。这三条链路将能实现“鹊桥”与嫦娥四号探测器的双向通信,以及与地面的双向通信。

责任编辑:鲁路(QM0002)  作者:付毅飞