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鵲橋號啟程聯通地月,中國航天勇奪世界第一

嫦娥四號前往月球背面,通信的轉運站站就是即將發射的中繼星“鵲橋號”

今年我國將發射嫦娥四號探測器,前往月球背面著陸開展科學探測,嫦娥四號將成為人類第一個在月球背面著陸的探測器。由於月球被潮汐鎖定,它只有一面對著地球,正如我們永遠看不到月球背面,地面天線的電波也沒法穿透月球抵達背面。嫦娥四號探測器要正常著陸和工作,必須需要一個通信中繼。

“鵲橋號”是距離地面幾十萬千米外的通信中繼站,是保障嫦娥四號任務的關鍵

三軍未動糧草先行,提供保障的中繼星也是提前發射的。5月21日凌晨我國要使用長征四號丙火箭,把嫦娥四號任務的中繼星送往地月L2軌道。毛主席曾為武漢長江大橋作詩“一橋飛架南北,天塹變通途”,而我們的中繼星已經被命名為“鵲橋號”,它將搭起地月(背)之間電波通信的橋梁。

月球背面的南極-標記肯盆地,這是月球科研探測的處女地,也是嫦娥四號的目的地

嫦娥四號探測器是嫦娥三號的備份星,嫦娥三號已經成功著陸月球,嫦娥四號的命運又如何呢?最早計劃連續發射嫦娥三號和四號,但嫦娥四號發射時間不斷推遲,畢竟降落到月球正面,重複嫦娥三號的工作,實在沒什麽科學和宣傳價值,我國科學家和工程師們急中生智,提出讓嫦娥四號在月球背面降落開展科研。無論是美國登月還是蘇聯探月,都降落在月球正面,月球背面還是著陸探測的處女地,月球背面的南極-標記肯盆地又是太陽系最大最深最古老的撞擊坑,甚至可能探測到月幔資訊,為我們了解太陽系早期演化歷史提供寶貴的資料,簡而言之,月球背面科學探測大有可為。

嫦娥四號任務中繼星軌道示意圖,月球背面更遠的L2軌道提供了得天獨厚的條件

美蘇為什麽不去背面著陸呢,非不想而是不能。月球背面沒法和地面直接聯繫,必須要布設中繼衛星。美國阿波羅計劃,甚至21世紀的LRO探測器都想過在地月L2軌道放一顆中繼星,但由於種種原因都沒有實現。地月L2點是地月引力的平衡點之一,形象的說月球兩端分別是地球和L2點,L2點距離月球背面6.5萬千米,距離地球就更遠了,在引力平衡點軌道飛行,對軌道控制要求較高。我國的嫦娥五號T1曾進入地月L2軌道飛行了幾個月,為“鵲橋號”打前站,今年年底嫦娥四號探測器要拿下月球背面著陸的世界第一,5月發射的“鵲橋號”也是人類的第一顆L2軌道中繼衛星。

其實嫦娥五號T1試驗器就去過L2軌道了,鵲橋號的征程可以說十拿九穩

“鵲橋號”即將創造月球探測的一項紀錄,但它相當小巧玲咯。這顆衛星由航天科技五院研製,屬於CAST100平台,重量只有425千克。麻雀雖小五髒俱全,它不僅採用三軸穩定式的姿控系統,還裝有130牛推力的發動機,能自行變軌進入L2軌道並進行軌道維持,設計壽命5年以上,科學家們希望它能堅持10年,為未來的月球探測發揮余熱。

別看“鵲橋號”不大,可它天線展開後直徑足有4.2米,為了當好接線員也是拚了!

作為中繼星,它當然裝了天線用於和地月聯繫,事實上它最醒目的就是大天線了,別看個頭才425千克,可是天線展開後足有4.2米,能使用S波段和X波段進行通信。“鵲橋號”和地面的通信速度可達2Mbps,向月球背面的嫦娥四號和新玉兔發送數據可達125kbps,接收速率能達到280kbps。

別說鵲橋號”速度慢,美國你行你上啊,誰叫你當初砍了LRO探測器的L2中繼星

“鵲橋號”中繼的通信速度比嫦娥三號直接和地面聯繫慢多了,但這可是人類第一顆月球中繼衛星,我們中國人可以挑剔的說它的不足,其他國家包括大能的NASA還是先解決有無問題吧。

荷蘭人提供了NCLE低頻射電設備,利用月球遮擋的有利環境探測低頻信號,研究宇宙大爆炸

“鵲橋號”作為中繼星就名垂史冊了,但這麽難得的機會中國航天人當然要榨乾它的價值。“鵲橋號”還放了一個雷射反射鏡,用於開展雷射測距試驗,雖然這不是最遠的深空雷射測距,但它將是引力波探測“天琴計劃”的技術先導。它還帶有荷蘭科學家提供的低頻射電探測儀器,通過探測低頻超長波信號,為我們揭示宇宙大爆炸早期黑暗時代的秘密。

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