05.22 地面和月球背面之間為啥需要一座“鵲橋”

5月21日5時28分,我國在西昌衛星發射中心用長征四號丙運載火箭,成功將探月工程嫦娥四號任務鵲橋號中繼星發射升空。這是世界首顆運行於地月拉格朗日L2點的通信衛星,將為年底擇機實施的嫦娥四號月球探測任務提供地月間的中繼通信。

為什麼圍繞拉格朗日L2點飛行

據介紹,探月工程嫦娥四號任務將實現國際首次月球背面軟著陸和巡視勘察。而這次發射的鵲橋號中繼星將承擔嫦娥四號著陸器和巡視器與地球間的通信和數傳任務。也就是說,這顆中繼星是航天人搭建起的地月信息聯通的“天橋”。

為什麼要這麼做?

專家解釋,這是由於月球繞地球公轉的週期與月球自轉的週期相同,所以月球總有一面背對著地球,這一面稱之為月球背面。著陸在月球背面的探測器由於受到月球自身的遮擋,無法直接實現與地球的測控通信和數據傳輸,因此需要一顆中繼星。

據介紹,鵲橋號中繼星將在地月連線延長線的拉格朗日L2點附近,圍繞L2點飛行,實現對地、對月中繼通信,保障嫦娥四號任務實施。這顆中繼星到月球的平均距離約為6.5萬公里,距地球則為40多萬公里。

拉格朗日點又稱為平動點,於1772年由法國數學家拉格朗日推算得出,是指一個小物體在兩大物體的引力作用下,小物體相對於它們基本保持靜止的空間點。該空間點有5個,分別為L1、L2、L3、L4、L5。在拉格朗日點上,探測器消耗很少的燃料即可長期駐留。

除了完成中繼任務,此次發射還搭載了由哈爾濱工業大學研製的兩顆月球軌道編隊超長波天文觀測微衛星“龍江一號”“龍江二號”,將開展月球軌道編隊飛行、空間超長波天文干涉測量等技術試驗。鵲橋號中繼星和微衛星還將利用攜帶的荷蘭研製的低頻射電探測儀、沙特研製的月球小型光學成像探測儀、中山大學研製的激光角反射器等有效載荷,擇機開展科學探測試驗。

探索月球背面有什麼意義

嫦娥四號的主要任務是什麼?

據介紹,2013年12月,嫦娥三號任務圓滿完成我國首次地外天體軟著陸和巡視勘察之後,國防科工局組織開展了嫦娥四號任務實施方案調整的論證工作。綜合考慮國際前沿、科學價值、經濟和技術可行性等因素,最終確定了月球背面軟著陸和巡視勘察的總體方案。

專家介紹,月球背面始終背對地球,屏蔽了地球的無線電、閃電和極光等干擾信號,在月球背面獨特的電磁環境條件下,開展低頻射電觀測研究,將填補100KHz—10MHz射電天文觀測空白,有望取得行星際激波、日冕物質拋射和空間傳播機理等方面原創性成果。

此外,月球背面與正面的地質特徵存在很大差異,嫦娥四號對月球背面開展形貌、物質組成、月壤和月表淺層結構的就位與巡視綜合探測,將促進對月球早期演化歷史的新認知。

因此,嫦娥四號任務肩負人類探索未知領域的重要使命,將突破一系列極具挑戰的高新技術,是開展後續月球探測的序章,也將促進人類探索向更加深遠的太空邁進。

據瞭解,我國將於年底擇機發射嫦娥四號著陸器和巡視器,在中繼測控支持下實現月球背面軟著陸,開展就位和巡視探測,這些科學探測數據再通過中繼星轉發至地面接收站,開展相關科學研究。

我國探月工程開始於2004年,計劃在2020年前按“繞、落、回”的發展思路分三期組織實施,實現探月工程既定目標。

“鵲橋”從“探月港”開始延伸

王玉磊 梁珂巖 餘建斌

《 人民日報 》( 2018年05月22日 12 版)

地面和月球背面之间为啥需要一座“鹊桥”

製圖:沈亦伶

自2007年嫦娥一號衛星從西昌啟程奔月,嫦娥二號衛星、嫦娥三號探測器等也相繼在這裡發射升空,“月城”的名頭越來越大,西昌衛星發射中心也成為遠近聞名的中國“探月港”。

5月21日凌晨,繁星點點,“探月港”裡緊張忙碌,託舉著“鵲橋”嫦娥四號中繼星的長征四號丙運載火箭,巍峨矗立在三號塔架,等待出征的號令。

“各號注意,30分鐘準備!”“01”指揮員張光斌響亮的調度聲,從測發大廳傳遞到各分系統指揮員,崗位人員按規程進行發射前最後的準備工作。

這是張光斌第一次擔任“01”指揮員,熬了一宿的他略顯疲憊,眼睛卻一直緊盯著測試發射實時大屏。

“第一次擔當‘01’指揮員,壓力挺大的,每晚都睡不著。但是我們準備工作非常充分,身後有一批經驗豐富、技術成熟的團隊在支撐,信心和底氣都很足。”張光斌坦言道。

作為發射陣地指揮員,他要負責火箭和衛星進場、測試、吊裝、發射等全過程的組織、指揮、計劃和協調工作,需要全面準確地掌握任務總體情況和各系統狀況。

已擔任過6次技術陣地指揮員的張光斌,在接到擔任“01”指揮員的命令後,就決定從零開始,保持小學生的心態。2017年8月跟廠學習以來,他一邊忙著長征三號甲系列火箭發射任務,一邊擠時間向長征四號丙火箭廠方的專家請教、跟二崗學習。硬是將純技術性的產品說明書,用自己的經驗、理解和語言,轉化成操作性強的任務試驗文書,還經常到各崗位檢查設備和人員狀態。

此次任務中,三級火箭加註是技術狀態變化較大的項目之一。“長征三號甲系列運載火箭三級加註都是低溫燃料,而長征四號丙運載火箭三級加註卻是常規燃料。”三級前端負責人韓國河介紹說,“雖然加註容量和時間減少了,但是我們的工作量卻增加了,口令和狀態檢查的次數也更多了、標準更細了。”

隨著發射塔架上一組組迴轉平臺陸續打開,乳白色箭體上的“CZ—4C”深藍大字映入眼簾。據悉,這次發射任務也是長征四號丙運載火箭在西昌衛星發射中心的首秀。

為確保任務萬無一失、圓滿成功,中心在高強度發射挑戰下,一方面對三號發射塔架、發射指揮系統、指控中心繫統等多項設施設備和系統都進行了適應性改造,確保硬件上保持最佳狀態。一方面按照“系統化設計、工程化推進”的思路,從各分系統中遴選最好的指揮員和崗位操作手專人定崗負責,每個月都召開工作例會,不斷完善文書,協調各方接口,確保軟實力上準備充分。

“各號注意,1分鐘準備!”“01”指揮員的口令,使發射現場氣氛驟然緊張起來,發射點火已進入讀秒階段。

“……5、4、3、2、1,點火!”5時28分,隨著“01”指揮員張光斌一聲令下,烈焰飛騰,聲震山谷,長征四號丙運載火箭迎著清晨第一縷朝陽,在天空中劃出一道絢麗的軌跡。

“遙測信號正常”“設備跟蹤正常”……與此同時,西昌指控中心大廳內燈火通明,迴盪著各個測量設備的報告聲。大屏幕上實時顯示火箭飛行軌跡、各系統工作狀態參數,各級指揮員精準調度,有條不紊。指控中心通過瞄準前沿技術在發射場系統的應用,實現了飛行信息二、三維融合,火箭殘骸落點實時展示,為指揮員提供了更加準確、更為直觀的輔助決策信息。

伴隨著嫦娥四號中繼星已準確進入預定軌道,太陽帆板展開到位,衛星狀態正常,“此次發射任務取得圓滿成功”的聲音響起,指控中心掌聲熱烈,科技人員慶祝髮射成功,同時也祝福“鵲橋”後續旅程圓滿順利。


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