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浪漫“鹊桥”:嫦娥四号成功着陆背后主要“功臣”

  其次,“天链一号”具有普及的通用性,嫦娥四号中继卫星更像是为实走月球背面探测义务而专属定制。嫦娥四号是嫦娥三号的备份卫星,主要设备已经生产出来,因此必要特意研制一颗中继星,往跟它的接口进走匹配。

  原标题:浪漫“鹊桥”:嫦娥四号成功着陆背后的主要“功臣”

  “鹊桥”不大,整个重量才约448公斤,卫星本体横向尺寸1.4米×1.4米,高度才850毫米,添上天线高约3米,整个卫星尺寸与中型保险柜相通。

  在嫦娥四号成功着陆背面的背后有一个值得一挑的“功臣”——“鹊桥”中继卫星。

义务编辑:张玉

图为嫦娥四号着陆器月面着陆奏效图。国防科工局探月与航天工程中心 供图图为嫦娥四号着陆器月面着陆奏效图。国防科工局探月与航天工程中心 供图 点击进入专题: 嫦娥四号始次月背柔着陆 传回月背影像图

  “鹊桥”是吾国中继卫星家族中的新成员,用途和技术途径固然与“天链”系列中继卫星相通,但原由路途迢遥,孤身作战,环境凶劣,面临的义务更艰巨,技术挑衅更大。在“鹊桥”研制中,技术人员占有了地月拉格朗日L2点轨道设计与限制、远距离中继通信等关键技术,其各项性能和指标十足相符义务需求。

  人类探测器在月球背面柔着陆是第一次。探月活动中,行使中继星实现地球与月球背面进走通信,是吾国科技人员的创举。相等于在距离月球62800众千米的地方布了一个通信站,议定这个通信站与地球保持全天候的通信。不光这样,这个“鹊桥”还可以为其它国家追求月球背面,挑供中国中继星的通钦佩务。

  为欢迎嫦娥四号的到来,2018年11月9日~11月23日,五院研制人员又对“鹊桥”中继星进走了一次在轨的“体检”。“体检”通知表现,吾们的“鹊桥”特意健康!中继星将在使命轨道上不息“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引导下,坦然着陆在月球背面南极冯·卡门撞击坑附近,始开人类探测器在月球背面柔着陆巡视探测的先河。

  如何解决嫦娥四号与地球的通信题目?

  “鹊桥”中继星在众多的太空中,会经历一段异国光照的日子,异国太阳的时候,阴影区的温度是零下200摄氏度旁边,最冷的地方将达到零下230摄氏度,在这样冰凉下,天线全身一定都“冻僵了”,这些天线在太空中必要经历厉酷的考验。为了使它在“冰窖”似的环境里不被“冻坏”,研制中,科技人员除了采用稀奇的原料表,还进走了了大量的极端环境下的试验,有效保证了这些天线可以也许答对厉酷环境的考验。

  议定发射中继卫星为航天器和地球搭建天地通信链路,是一栽较为常见的做法。中国的中继卫星技术已经相等成熟,十年前,第一颗中继卫星上天,十年间,相继发射的4颗“天链一号”卫星组网运走,成功实现对中、矮轨航天器全球100%遮盖。

  但与“天链一号”相比,嫦娥四号中继卫星有点纷歧样。最先,最大的分别是“天链一号”对数据采取透明转发手段,即偏差数据做处理,保持“原汁原味”,嫦娥四号中继星则属于“新生转发”,即先对数据进走“解码”、“往格式”、“复接”、“编码”等处理,再发送。

  而月球背面的通信题目不息是困扰人类登陆月球背面不走逾越的“鸿沟”,因此,嫦娥四号探测器要到月球背面安家落户,最先遇到的就是它与地球不光相隔迢遥的地月距离,而且还要隔着通信信号无法穿透的月球球体。

  1月3日,嫦娥四号探测器成功柔着陆月球,月球背面迎来人类第一个柔着陆探测器。

  采用数据中继是解决地球与迢遥月球背面的通信题目。而实现数据中继的手段不止一个。比如,可以发射很众通信卫星绕着月球转,保证起终至稀奇一颗卫星绕到落在月球背面嫦娥四号着陆器的通信周围内,把信号传到地球。但这一手段原由必要研制发射众颗通信卫星,因此,固然可走但成本比较高。还有一个同样有效但可降矮成本的方案,就是用一颗数据中继卫星来协助,实现地球与身处月球背面嫦娥四号之间的实时通信。

  还可为其异国家追求月球背面挑供中继通钦佩务

  吾们可以或准许以在脑海里画张几何图形:月球在中心,地球和中继卫星别离在月球双方。跟地球相比月球比较幼,因此位于中心的月球几乎遮盖不住地球和中继卫星之间的信号传播。只要月球上的信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信有关。同时,原由这个点受地月引力作用保持相对安详均衡的状态,因而可以最大限度地撙节卫星的燃料,有利于保证对中继星进走轨道限制。

  “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,还异国这么大口径的通信天线,它直指地球在月球背面和地球之间架设了一个伟大的新闻高速桥梁。除了这副最大天线表,研制人员还给它配备了众副幼一些的天线,议定这些天线,不光可以将地面的测控指令说给巡视器听,还可以听明了巡视器都说了些啥。

  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轨道其实是一个比月球轨道略高的绕地轨道。清淡来说轨道越高运走速度越慢,周期越长,但是受月球的影响,这个轨道的周期和月球公转周期基本挨近,因此从地月连线的转动视角望以前,卫星的飞走轨迹在视觉上变成了一个环绕L2点附近的轨道。轨道形状分别于地球卫星的椭圆轨道,而是三维非规则弯线,轨道限制特意复杂。

  原由嫦娥四号要在月球背面挨近南极一个叫冯·卡门撞击坑的地方柔着陆实走巡视勘测,科技人员决定把“鹊桥”架在“地月体系拉格朗日2点”上,这个位置处于地球和月球两点连线的拉长线上,且在较幼的天体也就是月球一侧,在这个位置“鹊桥”既可以望到地球,又可以望到月球背面,因此,可以同时与地球和月球背面进走新闻和数据交换,完善“中继”义务。

  此前,吾国曾发射众颗“天链”数据中继卫星。那么,为什么不及“就汤下面”行使“天链”卫星,还要再单独发射一颗中继卫星为嫦娥四号挑供数据中继服务呢?原由现有的中继卫星都是运走在地球同步轨道上,够不到月球背面,因此,只能为在进近地空间运走的航天器议定中继服务,而无法实现地球与月球背面之间的通信有关,比较经济的手段就是发射一颗中继卫星,把它放在一个不被月球遮盖正当的位置,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,中继卫星放在那里才能为嫦娥四号挑供中继服务呢?吾国科学家想到了地月拉格朗日L2点,并且已派嫦娥二号往察望过了,航天人还为这颗中继卫星取了一个很“文艺”的名字叫“鹊桥”。

  深空探测义务中难度最大的就是如何确保远距离数据通信链路的郑重竖立,实现航天器和地面的实时通信说相符,这也是世界各国都在致力解决的深空探测关键核心技术。

  2018年5月21日,“鹊桥”肩负重任在西昌卫星发射中心奔向太空,进入预定地月迁移轨道,开起了搭建地月新闻联通“鹊桥”的航程。经过1次中途修整,于5月25日到达近月点,在成功实走近月制动后,顺当进入月球至地月拉格朗日L2点的迁移轨道。6月14日,“鹊桥”中继卫星实走轨道捕获,进入环绕距月球约6.5万千米的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道,成为世界始颗运走在地月拉格朗日L2点Halo轨道的卫星,在此轨道不息开展在轨测试和中继通信链路联试后,期待“嫦娥”的到来。

  原由地月拉格朗日L2点位于地月连线的拉长线上,该点轨道包括李萨茹轨道和Halo轨道,综相符考虑“鹊桥”中继星与“嫦娥四号”着陆器、巡视器的距离安详性、遮盖率、轨道进入和维持、月球遮盖影响等因素,科研人员经逆复钻研,终极确定将Halo轨道行为“鹊桥”中继星使命轨道。

  天然,倘若中继星“守”在地月拉格朗日L2点不动,原由受月球遮盖,照样“望不见”地球。因此,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“望见”地球,又能“望见”月球,可以同时与地球和月球背面进走新闻和数据交换,议定按期轨道限制来保持轨道的安详性,实现对嫦娥四号着陆器和巡视器的中继通信遮盖。

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