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“嫦娥”成功落月 “鵲橋”功不可沒

2019-01-07 09:56來源﹕新華社

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  嫦娥四號﹑玉兔二號﹑鵲橋號全家福。(中國航天科技集團五院供圖)

  嫦娥四號成為人類首次在月球背面軟著陸的探測器﹐為地面與嫦娥四號探測器搭建起通信橋樑的中繼星“鵲橋”發揮了關鍵作用。

  “鵲橋”于2018年5月21日從西昌衛星發射中心升空。中國航天科技集團五院中繼星“鵲橋”主任設計師孫驥說﹐“鵲橋”雖然不是嫦娥四號任務的主角﹐卻是重要的組成部分﹐其使命就是為月球背面的著陸器和巡視器提供中繼通信服務﹐相當於把一個地面站搬到了天上。

  鵲橋號中繼衛星示意圖。(中國航天科技集團五院供圖)

  他介紹﹐“鵲橋”運行的軌道非常特殊﹐環繞地月第二拉格朗日(L2)點﹐距離月球背面的探測器最遠有7.9萬公里﹐距離地球近50萬公里。嫦娥四號探測器的信息傳給“鵲橋”後﹐會首先進行解調等處理﹐再傳回地球。

  中國航天科技集團五院中繼星“鵲橋”總設計師張立華說﹐在地月L2點上﹐地球﹑月球對衛星的引力與衛星沿軌道運動產生的離心力剛好達到了平衡。中繼星採用了繞地月L2點的Halo軌道(暈軌道)﹐只需消耗很少的推進劑就能實現長期穩定運行。在這裡﹐中繼星可以一直同時“看到”月球背面和地球﹐是對月球背面探測器進行中繼通信的理想位置﹐而從地球上看﹐這個軌道就好像環繞月球的暈。

  他介紹﹐美國深空探測專家羅伯特‧法庫在上世紀60年代第一次提出Halo軌道以及通過中繼星實現與月球背面探測器通信的設想﹐並建議後續的阿波羅任務可以考慮到月球背面去﹐但因為各種原因沒有實現﹐現在是中國人把他的想法給實現了。

  中國科學院院士﹑中國航天科技集團五院深空探測和空間科學首席科學家葉培建表示﹐將盡力讓“鵲橋”工作時間足夠長﹐在其壽命內如果外國航天器想去月球背面探測﹐也可以通過這顆中繼星獲得幫助﹐這將是中國對世界的貢獻。

  鵲橋號為嫦娥四號中繼通信示意圖。(中國航天科技集團五院供圖)

  除了為嫦娥四號任務提供中繼服務﹐“鵲橋”還將開展科學與技術實驗。中繼星上搭載了荷蘭與中國科學家聯合研製的低頻射電探測儀﹐可“聆聽”來自宇宙深處的“聲音”﹐並將與地面上的探測設備聯合進行干涉測量。

  此外﹐中繼星上還搭載了中山大學研製的激光角反射鏡﹐將開展迄今最遠距離的激光測距試驗﹐為未來的應用奠定技術基礎。

  孫驥說﹐中繼星上還搭載了幾臺相機﹐其中一臺是為了監視天線展開情況﹐另外兩臺用於拍攝月球及地球和月球在不同空間位置上的合影﹐同時科研人員還希望用該相機觀測到隕石撞擊月球背面瞬間的情形。“儘管難度很大﹐探測到的概率極低﹐還是要嘗試一下。”

  張立華說﹐中繼星是基於成本相對較低的小衛星平臺研製﹐沒有在深空探測任務中應用的經歷﹐選擇的運載火箭長征四號丙也是第一次在西昌發射﹐並且是第一次發射探月軌道衛星﹐因而任務風險大﹐研製人員面對的挑戰和壓力非常大。

  “中繼通信天線上的一些部件被太陽照射時溫度達100多攝氏度﹐而在衛星處於長達5小時的陰影時溫度又會降到零下200多攝氏度﹐如何在極大溫差下保證天線正常工作是非常大的挑戰﹐我們為此做了很多試驗。”張立華說。

  他說﹐該天線的研製也體現了多領域技術的交叉融合﹐天線上的金屬網是與紡織行業技術合作的成果﹐肋展開機構則借鑒了鐘錶的發條機構。

  發射前的鵲橋號中繼衛星。(中國航天科技集團五院供圖)

  張立華說﹐研製團隊從2015年年底接到任務﹐在短短30個月內按期實現了發射﹐加班加點是常事兒﹐最後半年沒有休過一個周末。

  據介紹﹐隨“鵲橋”飛向深空的還有數萬條中國民眾的寄語﹐表達了他們對探索月球和深空的期望。(喻菲 全曉書 胡喆)

[責編﹕張佳興]

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