“嫦娥”成功落月 “鵲橋”功不可沒

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梁的中繼星“鵲橋”發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

“鵲橋”于2018年5月21日從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空。中國航天科技集團五院中繼星“鵲橋”主任設(shè)計師孫驥說，“鵲橋”雖然不是嫦娥四號任務(wù)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(wù)，相當(dāng)于把一個地面站搬到了天上。

鵲橋號中繼衛(wèi)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(huán)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”后，會首先進行解調(diào)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(shè)計師張立華說，在地月L2點上，地球、月球?qū)πl(wèi)星的引力與衛(wèi)星沿軌道運動產(chǎn)生的離心力剛好達到了平衡。中繼星采用了繞地月L2點的Halo軌道（暈軌道），只需消耗很少的推進劑就能實現(xiàn)長期穩(wěn)定運行。在這里，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(huán)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(xiàn)與月球背面探測器通信的設(shè)想，并建議后續(xù)的阿波羅任務(wù)可以考慮到月球背面去，但因為各種原因沒有實現(xiàn)，現(xiàn)在是中國人把他的想法給實現(xiàn)了。

中國科學(xué)院院士、中國航天科技集團五院深空探測和空間科學(xué)首席科學(xué)家葉培建表示，將盡力讓“鵲橋”工作時間足夠長，在其壽命內(nèi)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(wù)提供中繼服務(wù)，“鵲橋”還將開展科學(xué)與技術(shù)實驗。中繼星上搭載了荷蘭與中國科學(xué)家聯(lián)合研制的低頻射電探測儀，可“聆聽”來自宇宙深處的“聲音”，并將與地面上的探測設(shè)備聯(lián)合進行干涉測量。

此外，中繼星上還搭載了中山大學(xué)研制的激光角反射鏡，將開展迄今最遠距離的激光測距試驗，為未來的應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

孫驥說，中繼星上還搭載了幾臺相機，其中一臺是為了監(jiān)視天線展開情況，另外兩臺用于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?！氨M管難度很大，探測到的概率極低，還是要嘗試一下?！?/p>

張立華說，中繼星是基于成本相對較低的小衛(wèi)星平臺研制，沒有在深空探測任務(wù)中應(yīng)用的經(jīng)歷，選擇的運載火箭長征四號丙也是第一次在西昌發(fā)射，并且是第一次發(fā)射探月軌道衛(wèi)星，因而任務(wù)風(fēng)險大，研制人員面對的挑戰(zhàn)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(wèi)星處于長達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(zhàn)，我們?yōu)榇俗隽撕芏嘣囼?。”張立華說。

他說，該天線的研制也體現(xiàn)了多領(lǐng)域技術(shù)的交叉融合，天線上的金屬網(wǎng)是與紡織行業(yè)技術(shù)合作的成果，肋展開機構(gòu)則借鑒了鐘表的發(fā)條機構(gòu)。

發(fā)射前的鵲橋號中繼衛(wèi)星。（中國航天科技集團五院供圖）

張立華說，研制團隊從2015年年底接到任務(wù)，在短短30個月內(nèi)按期實現(xiàn)了發(fā)射，加班加點是常事兒，最后半年沒有休過一個周末。

據(jù)介紹，隨“鵲橋”飛向深空的還有數(shù)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）

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