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人類邁出航天器月背登陸第一步
2018-05-22 11:10  

5月21日5時28分,由中國航天科技集團研制的探月工程嫦娥四號任務中繼星“鵲橋”從西昌衛星發射中心升空,邁出了我國月球背面著陸與探測的第一步。

記者從國防科工局獲悉,執行此次發射任務的長征四號丙運載火箭在飛行25分鐘后,按計劃將“鵲橋”直接送入近地點高度200公里、遠地點高度40萬公里的地月轉移軌道,衛星太陽翼和中繼通信天線正常展開。后續,該衛星將經過中途修正、近月制動和月球借力,最終進入使命軌道,為年底擇機實施的嫦娥四號月球探測任務提供中繼通信。

“中繼衛星是實施嫦娥四號任務的前提,關系到整個任務的成敗。”航天科技集團五院黨委書記趙小津曾向科技日報記者表示。記者從五院了解到,在完成使命的同時,“鵲橋”將向人類航天史上的多項紀錄發起沖擊。

嫦娥四號任務將是人類首次進行月球背面著陸探測。由于月球自轉周期與繞地球公轉周期相同,所以總有一面背對著地球。著陸在月球背面的探測器受到月球自身遮擋,無法直接與地球進行測控通信和數據傳輸。為此我國決定發射國內首顆地球軌道外專用中繼通信衛星,作為嫦娥四號探測器與地球之間的數據中轉站。

“鵲橋”的使命軌道是地月拉格朗日2點暈軌道。拉格朗日2點是衛星相對于地球和月球基本保持靜止的一個空間點,地月拉格朗日2點暈軌道是一個形狀為非共面的三維不規則曲線。這是人類航天器首次涉足該軌道。在這一軌道上做周期運行,衛星與地面的通信將不受月球遮擋,可實現對嫦娥四號著陸器和巡視器的中繼通信覆蓋。

深空探測任務中,最難的是如何建立可靠的遠距離數據通信鏈路,這是世界各國都在致力攻克的關鍵核心技術。“鵲橋”裝載有傘狀拋物面天線、測控天線和數傳天線三類低頻射電天線。其中,傘狀天線展開直徑達4.2米,是人類深空探測史上口徑最大的通信天線。它將直接指向月球,與嫦娥四號探測器對接,不僅要將地面的測控指令說給探測器聽,還要聽清楚探測器要對地球說些啥。

這把“傘”在投入工作前,先經受了一次嚴酷的考驗。“鵲橋”與火箭分離后,在太空中經歷了一段沒有光照的陰影區,最冷時溫度達到零下230攝氏度。科技人員開展了大量力學、熱學試驗,確保傘狀天線能從“凍僵”狀態下恢復,順利展開。

“鵲橋”要提供中繼服務,中繼通信分系統是最核心的部分。記者從五院西安分院了解到,該系統在地、月、星之間建立了三條鏈路——對月前向鏈路、對月反向鏈路以及對地數傳鏈路。這三條鏈路將能實現“鵲橋”與嫦娥四號探測器的雙向通信,以及與地面的雙向通信。

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