“鹊桥”先行 中国做出探月大动作
5月21日清晨,在嫦娥三号“奔月”4年多之后,中国又做出一个探索月球的大动作——在西昌卫星发射中心将探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”号中继星发射升空。
这是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点(简称:地月L2点)的通信卫星,它的成功与否对2018年年底中国探月工程嫦娥四号任务——世界首次月球背面软着陆和巡视勘察任务至关重要。
大动作一
在月球背面建地月通信“服务区”
在与长征四号丙运载火箭完成星箭分离后,“鹊桥”进入预定地月转移轨道,相继展开卫星太阳翼和中继通信天线,飞向月球。
中国航天科技集团五院“鹊桥”号中继星项目经理张立华接受新华社记者采访时表示,后续,“鹊桥”还需进行12次轨道控制任务,经过中途修正、近月制动和月球借力,进入月球至地月L2点的转移轨道,通过3次捕获控制和修正后,最终进入环绕地月L2点的使命轨道。地月L2点是卫星相对于地球和月球基本保持静止的一个空间点。位于地月连线的延长线上,到月球的平均距离约为6.5万公里,距地球40多万公里。
中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁说,由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同,所以月球总有一面背对着地球,这一面称之为月球背面。着陆在月球背面的探测器会受到月球自身遮挡,无法直接与地球进行测控通信和数据传输,因此必须先发射“鹊桥”,让它去充当架设在嫦娥四号与地球间的“通信中继站”,专门解决着陆月球背面的探测器对地通信“不在服务区”的问题。
“鹊桥”名字来源于中国民间牛郎织女传说,而这颗中继星是中国航天人自己设计建造的地月信息联通的“天桥”。
大动作二
完成使命还需要“过关斩将”
专家们坦言,这次任务周期长、难度大、风险高,卫星的飞行轨道也与众不同。
“鹊桥”正是要围绕地月L2点的使命轨道飞行。中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器系统项目执行总监、副总设计师张熇告诉记者,在去往地月L2点使命轨道的途中,“鹊桥”需要多次进行中途修正,要完成全部使命还需“过五关斩六将”。
最关键的一次是近月制动的变轨就是在距月面100公里高度时给卫星“踩一脚刹车”。这次变轨的窗口时间很短,且只有一次机会。如果没按计划完成好“刹车”动作,“鹊桥”很可能从此飞离预定轨道,因为这颗小卫星携带的推进剂不足以让它重新进入预定轨道。
此外,“鹊桥”采用的伞状大通信天线由于是首次使用,其性能表现需要经受在轨实际检验,而远距离通信也是一大难点就：地球上的通信卫星通常是在距地面3万多公里的地球同步轨道运行,“鹊桥”距离月面距离远了1倍多,有7万多公里,这些对这颗中继星实现与嫦娥四号着陆器和巡视器稳定可靠的通信提出挑战。
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