随着中国探月四期工程拉开序幕,未来,鹊桥二号中继星将承载多项使命,为嫦娥六号服务,助力开展人类首次月球背面自动采样返回工作,后续也将为探月工程提供多项支持。
鹊桥二号架起“通信桥”
揭开月背神秘面纱
什么叫中继星?顾名思义,主要是指中继通信。中继卫星被称为“卫星的卫星”,可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务。
和名字一样,鹊桥二号的主要任务,就是为地球和月球之间的通信搭起一座沟通的桥梁。
月球和地球之间为什么需要一个“中转站”?这是因为月球始终有一面背对地球,着陆在月球背面的探测器,受到月球自身的遮挡,无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。
虽然地球信号传输到月球背面很困难,但中国科学院国家天文台研究员苟利军介绍,这并非不可解决,如果有一颗中低速卫星位于拉格朗日点传输信号,我们就可以同时看到地球和月球背面,因此,鹊桥二号的作用就在于此,“它既可以了解我们通常看不到的月球背面,又可以减少观测研究时地球带来的干扰”。
探月工程四期任务开展着陆探测以及采样地点,主要位于月球南极和月球背面地区,因此需要功能更广、性能更强的中继星,架设起月球对地新的“中继通信站”,解决月球背面探测器与地球间的通信和数传问题。
科研人员对鹊桥二号中继星进行了艰辛攻关,以期为正在运行的嫦娥四号和即将开展的嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号及后续国内外月球探测任务提供中继通信服务。
6条弹道
通往奔月“天路”
鹊桥二号是怎么发射的?为了服务这位奔月的“乘客”,连续3天,长八火箭为鹊桥二号中继星安排了6条“天路”,即使窄窗口发射,也能确保卫星顺利启程。
发射窗口,就是卫星上天的“时机”,窗口越宽,意味着机会越多。近地轨道卫星一般是“日窗口”,机会每天都有。月球探测器是“月窗口”,每月只有几天时间。如果要实现探测器与行星、小行星等地外天体交会,窗口更窄,一年甚至几年才能遇到一次。
鹊桥二号中继星是一颗环月卫星,发射窗口一个月只有几天。因此,火箭研制团队从第一窗口开始,设计了连续3天、每天两条共计6条弹道。火箭弹道设计,就是为火箭找到最理想的飞行路线,燃料消耗最少、入轨精度最高。6条弹道,就意味着有6套飞行方案,无论遇到什么情况,卫星最终都能顺利出发、安全抵达。
寿命更长、功能更多
“进阶版”鹊桥更强大
像鹊桥二号这样,搭起地月通信的太空“鹊桥”并非只有一个。2018年5月21日,鹊桥号作为中国首颗,也是世界首颗地球轨道外专用中继通信卫星一飞冲天,实现了“月地对话”。
鹊桥号全程保障了在月球背面开展工作的嫦娥四号探测器与地球之间通信的任务。现在,它依旧源源不断地为嫦娥四号、玉兔二号与地面之间提供数据中继。
与鹊桥号相比,鹊桥二号是一颗“进阶版”的中继卫星,具备更强大的性能。
首先在重量和尺寸上,鹊桥二号比鹊桥号大了很多。鹊桥二号中继星重约1.2吨,天线长度约为4.2米。而鹊桥号只有425公斤左右,仅为鹊桥二号的三分之一左右。
除了常规的通信中继任务之外,鹊桥二号还携带有包括极紫外相机、阵列中性原子成像仪、地月VLBI试验系统在内的三台科学载荷,将为科学研究提供丰富的数据支持。
从设计寿命角度看,鹊桥号设计寿命为5年,如今已超龄使用。而鹊桥二号设计寿命要再多3年,更经久耐用。
另外,二者在轨道设计上也更为不同,鹊桥号围绕地月拉格朗日L2点运行,鹊桥二号则是绕月运行,并且采用远近轨结合的方式。这能让鹊桥二号更清楚地接收来自月面的信号,传输过程更快且更清晰。
这次上天,鹊桥二号还携带了两颗卫星,分别是“天都一号”和“天都二号”,两颗卫星将在月球轨道编队飞行。
嫦娥六号
计划上半年发射
根据航天科技集团2月26日发布的蓝皮书显示,2024年中国航天全年预计实施100次左右的发射任务,有望创造新的纪录。
作为我国探月工程四期中的关键一环,鹊桥二号首次任务将为嫦娥六号服务,并为嫦娥六号探测器实现通信。
根据国家航天局官网显示,嫦娥六号计划于今年上半年在文昌实施发射,将突破月球逆行轨道设计与控制、月背智能采样和月背起飞上升等关键技术。
嫦娥六号发射任务被认为是今年中国航天的“重头戏”,此次任务将实施人类首次月球背面自动采样返回,同时开展着陆区科学探测和国际合作,是进一步彰显我国探索太空能力的具体实践。
后续,设计寿命长达8年的鹊桥二号还将择机调整轨道,从而为嫦娥七号、八号以及后续月球探测任务提供服务。此外,鹊桥二号还要接力鹊桥号,为在月球背面探测的嫦娥四号和玉兔二号继续提供中继通信服务。
据央视、潮新闻、中国航天微信号等
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