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“龍江二號(hào)”微衛(wèi)星搭載的沙特相機(jī)拍攝的地月照片。 |
探月工程嫦娥四號(hào)任務(wù)“鵲橋”中繼星成功實(shí)施軌道捕獲控制，進(jìn)入環(huán)繞距月球約6.5萬(wàn)公里的地月拉格朗日L2點(diǎn)的Halo使命軌道，成為世界首顆運(yùn)行在地月L2點(diǎn)Halo軌道的衛(wèi)星。
進(jìn)入使命軌道意味著什么，“鵲橋”已經(jīng)取得哪些成果，還將展開哪些后續(xù)工作?
要通過(guò)四大考驗(yàn)，后續(xù)將開展在軌測(cè)試
14日上午11時(shí)00分，在北京航天飛行控制中心，科技人員發(fā)出指令，“鵲橋”中繼星建立軌控姿態(tài)，星上軌控發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，隨后正常關(guān)機(jī)，變軌過(guò)程結(jié)束。根據(jù)北京航天飛行控制中心實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)視判斷，“鵲橋”中繼星軌道捕獲控制正常，進(jìn)入使命軌道。
探月工程總設(shè)計(jì)師、中國(guó)工程院院士吳偉仁表示，“鵲橋”中繼星進(jìn)入使命軌道是一個(gè)標(biāo)志性節(jié)點(diǎn)，后續(xù)將在此軌道陸續(xù)開展在軌測(cè)試和中繼通信鏈路聯(lián)試，為年底擇機(jī)發(fā)射的嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器提供地月中繼測(cè)控通信。
“鵲橋”中繼星于2018年5月21日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，進(jìn)入預(yù)定地月轉(zhuǎn)移軌道;經(jīng)過(guò)1次中途修正，于5月25日到達(dá)近月點(diǎn)并成功實(shí)施近月制動(dòng)后，順利進(jìn)入月球至地月L2點(diǎn)的轉(zhuǎn)移軌道。
吳偉仁表示，衡量“鵲橋”中繼星任務(wù)是否成功，可以歸納為12個(gè)字——“展得開”“能到達(dá)”“測(cè)得準(zhǔn)”“耐低溫”。“‘展得開’主要指我們?cè)O(shè)計(jì)的4.2米大口徑天線能否展開，這個(gè)天線是我國(guó)第一次研制的大口徑天線，采用了很多新技術(shù);第二是‘能到達(dá)’，就是看能否到達(dá)預(yù)定軌道，檢驗(yàn)軌道數(shù)據(jù)是否精準(zhǔn);三是‘測(cè)得準(zhǔn)’，就是用地球天線對(duì)它進(jìn)行校準(zhǔn)，保證地月通信的精度;四是‘耐低溫’，因?yàn)椴痪弥笾欣^星就會(huì)面臨地球遮擋住太陽(yáng)、太陽(yáng)翼連續(xù)兩三個(gè)小時(shí)無(wú)法充電的情況，能否耐得住宇宙低溫也是重要考驗(yàn)。”目前，前兩項(xiàng)任務(wù)都已完成，進(jìn)入使命軌道后，科研人員將進(jìn)行一系列精度測(cè)試工作。
嫦娥四號(hào)任務(wù)是世界首次月球背面軟著陸和巡視勘察任務(wù)。由于受到月球自身的遮擋，著陸在月球背面的探測(cè)器無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)與地球的測(cè)控通信和數(shù)據(jù)傳輸。“鵲橋”中繼星將成為架設(shè)在嫦娥四號(hào)著陸器和巡視器與地球間的“通信站”，搭建地月信息聯(lián)通的“天橋”。
吳偉仁介紹，“鵲橋”中繼星的技術(shù)亮點(diǎn)全部圍繞這一主要任務(wù)展開。“中繼星主要有三大功能：一是嫦娥四號(hào)著陸時(shí)，要精準(zhǔn)測(cè)控著陸器著陸的過(guò)程，對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控;二是著陸器、巡視器在月球背面工作時(shí)，把地面信號(hào)、指令傳達(dá)上去，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)測(cè)控;三是要把在月球背面探測(cè)到的科學(xué)數(shù)據(jù)傳遞回來(lái)。”
地月L2點(diǎn)位于地月連線的延長(zhǎng)線上，綜合考慮中繼星與嫦娥四號(hào)著陸器、巡視器的距離穩(wěn)定性、覆蓋率、軌道進(jìn)入和維持、月球遮擋影響等因素，科研人員經(jīng)反復(fù)研究，最終確定將Halo軌道作為“鵲橋”中繼星使命軌道。Halo軌道中文稱為“暈軌道”，軌道形狀是三維非規(guī)則曲線，軌道控制非常復(fù)雜。
航天科技集團(tuán)有限公司第五研究院院長(zhǎng)張洪太介紹，為了讓中繼星時(shí)刻保持高穩(wěn)定、高精度的姿態(tài)和角度，五院把提升航天器自主控制的智能化水平、精準(zhǔn)化程度放在了首位，對(duì)軌控關(guān)機(jī)前的發(fā)動(dòng)機(jī)脈寬進(jìn)行了精確設(shè)計(jì)。此外，專門為“鵲橋”量身定制了具有高智能化水平、全天候、全天時(shí)、全空域運(yùn)行能力的光纖陀螺慣性測(cè)量單元，徹底擺脫了之前姿態(tài)敏感器需要借助地球、太陽(yáng)等天體來(lái)定位的束縛。
國(guó)際合作成亮點(diǎn)，中沙首次聯(lián)合發(fā)布月球影像圖
國(guó)際合作也是此次任務(wù)的突出亮點(diǎn)。嫦娥四號(hào)任務(wù)共搭載4臺(tái)國(guó)際合作載荷，其中由荷蘭研制的低頻射電探測(cè)儀和由沙特研制的月球小型光學(xué)成像探測(cè)儀在此次“鵲橋”中繼星任務(wù)中搭載;德國(guó)月表中子與輻射劑量探測(cè)儀、瑞典中性原子探測(cè)儀將搭載在嫦娥四號(hào)探測(cè)器上。
14日下午，國(guó)家航天局與沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齊茲國(guó)王科技城在京聯(lián)合舉行沙特月球小型光學(xué)成像探測(cè)儀的圖像聯(lián)合發(fā)布儀式。國(guó)家航天局局長(zhǎng)張克儉和沙特阿卜杜勒阿齊茲國(guó)王科技城主席圖爾基親王共同為月球圖像揭幕。
據(jù)介紹，沙特阿卜杜勒阿齊茲國(guó)王科技城研制的這臺(tái)光學(xué)相機(jī)，搭載在隨嫦娥四號(hào)中繼星任務(wù)一起發(fā)射的由哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的“龍江二號(hào)”微衛(wèi)星上。目前，沙特相機(jī)已隨微衛(wèi)星進(jìn)入環(huán)月軌道。
5月28日，沙特相機(jī)首次開機(jī)，順利實(shí)現(xiàn)對(duì)月觀測(cè)，成功獲取了清晰的月球表面可見光圖像，并完成了圖像數(shù)據(jù)的解譯處理，技術(shù)指標(biāo)滿足雙方簽署的實(shí)施協(xié)議要求。發(fā)布儀式上，雙方一起發(fā)布了3張影像圖。專家表示，根據(jù)中沙的合作協(xié)議，雙方共享此載荷數(shù)據(jù)，聯(lián)合進(jìn)行成果發(fā)布。這是中國(guó)與“一帶一路”沿線國(guó)家在航天領(lǐng)域合作取得的又一成果。
兩顆微衛(wèi)星一同發(fā)射，“龍江二號(hào)”進(jìn)入環(huán)月軌道
與“鵲橋”中繼星一同發(fā)射的，還有兩顆由哈爾濱工業(yè)大學(xué)自主研制的月球軌道超長(zhǎng)波天文觀測(cè)微衛(wèi)星，分別命名為“龍江一號(hào)”和“龍江二號(hào)”。歷經(jīng)113小時(shí)飛行，于5月25日22時(shí)成功實(shí)施近月制動(dòng)，“龍江二號(hào)”微衛(wèi)星進(jìn)入近月點(diǎn)350千米、遠(yuǎn)月點(diǎn)13700千米的環(huán)月軌道。哈工大成為世界上首個(gè)將微小型航天器送入月球軌道的高校。
這兩顆微衛(wèi)星單星質(zhì)量只有47千克，為優(yōu)先保障有效載荷及推進(jìn)劑，推進(jìn)系統(tǒng)、星箭分離結(jié)構(gòu)、天線結(jié)構(gòu)等均采用全新設(shè)計(jì)，“龍江一號(hào)”在地月轉(zhuǎn)移軌道飛行過(guò)程中出現(xiàn)控制異常，未進(jìn)入月球軌道，“龍江二號(hào)”順利進(jìn)入環(huán)月軌道，成為全球首個(gè)獨(dú)立完成地月轉(zhuǎn)移、近月制動(dòng)、環(huán)月飛行的微衛(wèi)星。
“龍江二號(hào)”微衛(wèi)星搭載了由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研制的低頻射電探測(cè)儀和由沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齊茲國(guó)王科技城研制的月球小型光學(xué)成像探測(cè)儀(光學(xué)相機(jī))等科學(xué)載荷。
