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“鹊桥”已搭好 只待“嫦娥”来

2018年06月25日 14:45 来源:中国新闻网

“鹊桥”已搭好 只待“嫦娥”来

经过20多天的太空飞行,跨越40万公里的寒寂深空,我国探月工程嫦娥四号任务的中继通信尖兵——“鹊桥”终于进入使命轨道,正式进入战斗位置。

6月14日,国防科工局、国家航天局对外发布消息:当天11 时6分,“鹊桥”中继星成功进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo轨道,成为世界第一颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。

“鹊桥”中继星、嫦娥四号探测器由中国航天科技集团第五研究院打造,该院院长张洪太对此评价:“这是人类历史上航天器首次造访地月L2点Halo轨道,‘鹊桥’的成功就位,不仅为嫦娥四号任务的顺利开展奠定了基。?贡曛咀胖泄?教烊说墓斓揽刂、通信等空间技术迈入国际领先行列。”

为何要去Halo晕轨道

Halo轨道中文名为“晕轨道”,其轨道形状不同于地球卫星的椭圆轨道,而是三维非规则曲线,轨道控制异常复杂。五院一位科研人员告诉记者,该轨道本意是取日晕和月晕之意,但实际上“晕轨道”控制的难度和复杂程度“确实挺让人头晕”。

那么,我国为何要发射一颗中继星前往“晕轨道”,这一切还要从今年航天的“重头戏”嫦娥四号任务说起。

嫦娥四号任务是世界首次月球背面软着陆和巡视勘察任务。根据中国探月与航天工程中心副主任裴照宇的说法,由于受到月球自身的遮挡,着陆在月球背面的探测器无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。“鹊桥”中继星将成为架设在嫦娥四号探测器与地球间的“通信站”,搭建地月信息联通的“天桥”。

这也就有了“要探‘月背’、中继先行”的说法。

5月21日,“鹊桥”中继星在我国西昌卫星发射中心发射升空,进入预定地月转移轨道;经过1次中途修正,于5月25日到达近月点并成功实施近月制动后,顺利进入月球至地月L2点的转移轨道。

地月L2点位于地月连线的延长线上,该点轨道包括李萨茹轨道和Halo轨道——这就需要中国航天人作出选择,究竟去哪个轨道。

记者从国家航天局了解到,科研人员经反复研究,最终确定将Halo轨道作为“鹊桥”中继星使命轨道。他们所考虑的,主要包括中继星与嫦娥四号着陆器、巡视器的距离稳定性、覆盖率、轨道进入和维持、月球遮挡影响等因素。

事实上,早在上世纪50年代,国际航天界就提过中继星Halo轨道的概念,只是到了今天,中国航天人才将这一设想变为现实——这并不容易。

五院502所一位专家打过一个形象的比方:“鹊桥”在Halo轨道上运行,就像一个调皮的孩子,只要一段时间不关注她,就可能会“离家出走”,甚至不知所踪。这就需要中继星时刻保持高稳定、高精度的姿态和角度。

敢揽瓷器活儿,必有金刚钻。这位专家告诉记者,五院专门为“鹊桥”量身定制了具有高智能化水平、全天候、全天时、全空域运行能力的光纤陀螺惯性测量单元,这将摆脱之前姿态敏感器需要借助地球、太阳等天体来定位的束缚,大大提升其轨道控制能力。

他还透露,“鹊桥”中继星已具备在1000m/s高速在轨飞行过程中,速度控制精度误差不大于0.02m/s的本领,可以说是“在高速奔跑中还可以稳稳地做微雕”。这一“自主可控、毫厘不差”的能耐,将让地面人员实施的轨道控制周期延长到7天左右一次,为卫星安全、长期、稳定在轨运行打下基础。

后续靠什么搭出“生命线”

6月14日11时00分,在北京航天飞行控制中心,科技人员发出指令,“鹊桥”中继星建立轨控姿态,星上轨控发动机点火,随后正常关机,变轨过程结束。

根据实时遥测数据监视判断,“鹊桥”中继星轨道捕获控制正常,进入使命轨道。

这之后,“鹊桥”中继星将积极备战,为今年年底前到月球背面执行探测任务的战友——嫦娥四号着陆器和巡视器——打好前站、扫清障碍,搭建出一条连接地球和月球的信息“生命线”。

事实上,要建起连接地球和月球、跨越40多万公里的“星际穿越”通信链路,考验的不只是设计上科学合理,更要求工作时稳定可靠。也因此,提前进入战斗位置的“鹊桥”,必须全面开展中继通信功能的测试。

来自国家航天局6月14日的消息也提到,“鹊桥”后续将在Halo轨道做拟周期运动,通过定期轨控保持轨道的稳定性,实现对嫦娥四号着陆器和巡视器的中继通信覆盖。

谈及通信测试,就不得不提“鹊桥”携带的各路“新式武器”,这其中既有我国首台数字化深空应答机,还有五院西安分院研制的4.2米口径的高增益伞状抛物面天线,这是人类深空探测任务史上最大口径的通信天线,可为嫦娥四号着陆器、巡视器与地面站之间的测控与数据传输提供支撑。

值得一提的是,五院西安分院科研人员还给远在天边的“鹊桥”安装了多部“手机”,地面工作人员可同时给这几部“手机”打电话,发出相同的遥测指令,以此试着规避“因距离远或其他未知因素”造成的信号中断、信息传送不准确等问题。

其表现究竟如何,我们拭目以待。

中国青年报·中青在线记者 邱晨辉 来源:中国青年报

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