原题目:浪漫“鹊桥”:嫦娥四号胜利着陆背后的主要“元勋” “嫦娥四号”实现初次月背软着陆 1月3日,嫦娥四号探测器胜利软着陆月球,月球后背迎来人类第一个软着陆探测器。 在嫦娥四号胜利着陆后背的背后有一个值得一提的“元勋”——“鹊桥”中继卫星。 深空探测义务中难度最年夜的就是若何确保远间隔数据通讯链路的靠得住树立,实现航天器和地面的及时通讯联络,这也是世界列国都在致力解决的深空探测要害焦点技巧。 而月球后背的通讯题目一向是困扰人类登岸月球后背不成超越的“鸿沟”,是以,嫦娥四号探测器要到月球后背安家落户,起首碰到的就是它与地球不仅相隔远远的地月间隔,并且还要隔着通讯旌旗灯号无法穿透的月球球体。 图为嫦娥四号着陆器月面着陆后果图。国防科工局探月与航天工程中间 供图 若何解决嫦娥四号与地球的通讯题目? 采取数据中继是解决地球与远远月球后背的通讯题目。而实现数据中继的方式不止一个。好比,可以发射良多通讯卫星绕着月球转,包管始终至少有一颗卫星绕到落在月球后背嫦娥四号着陆器的通讯范畴内,把旌旗灯号传到地球。但这一方式因为须要研制发射多颗通讯卫星,是以,固然可行但本钱比拟高。还有一个同样有用但可下降本钱的计划,就是用一颗数据中继卫星来帮手,实现地球与身处月球后背嫦娥四号之间的及时通讯。 此前,我国曾发射多颗“天链”数据中继卫星。那么,为什么不克不及“就汤下面”应用“天链”卫星,还要再零丁发射一颗中继卫星为嫦娥四号供给数据中继办事呢?因为现有的中继卫星都是运行在地球同步轨道上,够不到月球后背,是以,只能为在进近地空间运行的航天器经由过程中继办事,而无法实现地球与月球后背之间的通讯接洽,比拟经济的措施就是发射一颗中继卫星,把它放在一个不被月球遮挡恰当的地位,来实现嫦娥四号与地球之间的数据传输。茫茫宇宙浩渺无垠,中继卫星放在哪里才干为嫦娥四号供给中继办事呢?我国科学家想到了地月拉格朗日L2点,而且已派嫦娥二号往观察过了,航天人还为这颗中继卫星取了一个很“文艺”的名字叫“鹊桥”。 因为嫦娥四号要在月球后背接近南极一个叫冯·卡门撞击坑的处所软着陆实行巡查勘测,科技职员决议把“鹊桥”架在“地月体系拉格朗日2点”上,这个地位处于地球和月球两点连线的延伸线上,且在较小的天体也就是月球一侧,在这个地位“鹊桥”既可以看到地球,又可以看到月球后背,是以,可以同时与地球和月球后背进行信息和数据交流,完成“中继”义务。 我们不妨可以在脑海里画张几何图形:月球在中心,地球和中继卫星分辨在月球双方。跟地球比拟月球比拟小,所以位于中心的月球几乎遮挡不住地球和中继卫星之间的旌旗灯号传布。只要月球上的旌旗灯号传到位于地月拉格朗日L2点的中继卫星上,就能实现与地球之间的通讯接洽。同时,因为这个点受地月引力感化坚持相对稳固均衡的状况,因而可以最年夜限度地节俭卫星的燃料,有利于包管对中继星进行轨道把持。 “鹊桥”是我国中继卫星家族中的新成员,用处和技巧道路固然与“天链”系列中继卫星类似,但因为路途远远,孤身作战,情况恶劣,面对的义务更艰难,技巧挑衅更年夜。在“鹊桥”研制中,技巧职员霸占了地月拉格朗日L2点轨道设计与把持、远间隔中继通讯等要害技巧,其各项机能和指标完整合适义务需求。 经由过程发射中继卫星为航天器和地球搭建六合通讯链路,是一种较为常见的做法。中国的中继卫星技巧已经相当成熟,十年前,第一颗中继卫星上天,十年间,接踵发射的4颗“天链一号”卫星组网运行,胜利实现对中、低轨航天器全球100%笼罩。 但与“天链一号”比拟,嫦娥四号中继卫星有点纷歧样。起首,最年夜的分歧是“天链一号”对数据采用透明转发方法,即不合错误数据做处置,坚持“原汁原味”,嫦娥四号中继星则属于“再生转发”,即先对数据进行“解码”、“往格局”、“复接”、“编码”等处置,再发送。 其次,“天链一号”具有普遍的通用性,嫦娥四号中继卫星更像是为履行月球后背探测义务而专属定制。嫦娥四号是嫦娥三号的备份卫星,重要装备已经出产出来,所以须要专门研制一颗中继星,往跟它的接口进行匹配。 还可为其他国度摸索月球后背供给中继通讯办事 因为地月拉格朗日L2点位于地月连线的延伸线上,该点轨道包含李萨茹轨道和Halo轨道,综合斟酌“鹊桥”中继星与“嫦娥四号”着陆器、巡查器的间隔稳固性、笼罩率、轨道进进和保持、月球遮挡影响等身分,科研职员经重复研讨,终极断定将Halo轨道作为“鹊桥”中继星任务轨道。 Halo轨道中文称为“晕轨道”(“晕”字借自日晕、月晕)。在惯性空间中,Halo轨道实在是一个比月球轨道略高的绕地轨道。一般来说轨道越高运行速度越慢,周期越长,可是受月球的影响,这个轨道的周期和月球公转周期基础接近,所以从地月连线的动弹视角看曩昔,卫星的飞翔轨迹在视觉上酿成了一个围绕L2点四周的轨道。轨道外形分歧于地球卫星的椭圆轨道,而是三维非规矩曲线,轨道把持很是庞杂。 当然,假如中继星“守”在地月拉格朗日L2点不动,因为受月球遮挡,仍然“看不见”地球。所以,设计师为其设计了Z向振幅约1.3万千米,绕地月拉格朗日L2点的Halo轨道。“鹊桥”在这一轨道上做拟周期活动,既能“看见”地球,又能“看见”月球,可以同时与地球和月球后背进行信息和数据交流,经由过程按期轨道把持来坚持轨道的稳固性,实现对嫦娥四号着陆器和巡查器的中继通讯笼罩。 人类探测器在月球后背软着陆是第一次。探月运动中,应用中继星实现地球与月球后背进行通讯,是我国科技职员的创举。相当于在间隔月球62800多千米的处所布了一个通讯站,经由过程这个通讯站与地球坚持全天候的通讯。不仅如斯,这个“鹊桥”还可认为其它国度摸索月球后背,供给中国中继星的通讯办事。 2018年5月21日,“鹊桥”肩负重担在西昌卫星发射中间奔向太空,进进预定地月转移轨道,开端了搭建地月信息联通“鹊桥”的航程。颠末1次半途修改,于5月25日达到近月点,在胜利实行近月制动后,顺遂进进月球至地月拉格朗日L2点的转移轨道。6月14日,“鹊桥”中继卫星实行轨道捕捉,进进围绕距月球约6.5万千米的地月拉格朗日L2点的Halo任务轨道,成为世界首颗运行在地月拉格朗日L2点Halo轨道的卫星,在此轨道陆续开展在轨测试和中继通讯链路联试后,等候“嫦娥”的到来。 “鹊桥”携带了一副睁开后口径达近5米的伞状天线,在人类上天的深空探测器上,还没有这么年夜口径的通讯天线,它直指地球在月球后背和地球之间架设了一个雄伟的信息高速桥梁。除了这副最年夜天线外,研制职员还给它配备了多副小一些的天线,经由过程这些天线,不仅可以将地面的测控指令说给巡查器听,还可以听明白巡查器都说了些啥。 “鹊桥”不年夜,全部重量才约448公斤,卫星本体横向尺寸1.4米×1.4米,高度才850毫米,加上天线高约3米,全部卫星尺寸与中型保险柜相仿。 “鹊桥”中继星在浩瀚的太空中,会阅历一段没有光照的日子,没有太阳的时辰,暗影区的温度是零下200摄氏度摆布,最冷的处所将到达零下230摄氏度,在如斯严冷下,天线全身确定都“冻僵了”,这些天线在太空中须要阅历严格的考验。为了使它在“冰窖”似的情况里不被“冻坏”,研制中,科技职员除了采取特别的资料外,还进行了了大批的极端情况下的实验,有用包管了这些天线可以或许应对严格情况的考验。 为迎接嫦娥四号的到来,2018年11月9日~11月23日,五院研制职员又对“鹊桥”中继星进行了一次在轨的“体检”。“体检”陈述显示,我们的“鹊桥”很是健康!中继星将在任务轨道上持续“翱翔”,静待嫦娥四号探测器,届时,嫦娥四号将在数据中继卫星的领导下,平安着陆在月球后背南极冯·卡门撞击坑四周,首开人类探测器在月球后背软着陆巡查探测的先河。返回搜狐,查看更多 义务编纂: