嫦娥四號自述:我走過最長的橋,是你的「鵲橋」

2020-11-29 中國經濟網

  我是嫦娥四號,嫦娥三號的妹妹,人稱「四妹」。

  12月8日凌晨,我乘坐長徵三號乙運載火箭,穿過地球大氣層奔向月球,開啟了人類首次月球背面軟著陸巡視探測之旅。

  6個多月前,一位專一的「男士」已經跨越幾十萬公裡的路程,在深空中心心念念地等待著我,這便是我的「情郎」,由我的出生地航天科技集團五院抓總研製的嫦娥四號中繼星——「鵲橋」。

  命中注定的那顆星 

  在深空探測任務中,難度最大的可能就是「通信問題」了。

  按照我的「師父」、航天科技集團五院嫦娥四號中繼星總設計師張立華的說法,如何確保遠距離數據通信鏈路的可靠建立,實現太空飛行器和地面的實時通信聯絡,是世界各國都在致力解決的深空探測關鍵核心技術。而月球背面的通信問題,一直是困擾人類登陸月球背面的難題。

  因此,我要到月球背面「安家落戶」,遇到的第一個「障礙」,就是我和地球相隔遙遠的地月距離,以及通信信號無法穿透的月球球體。

  五院的航天師父們說,實現數據中繼的方法不止一個。

  比如,可以發射很多顆中繼通信衛星,他們繞著月球轉,保證始終至少有一顆衛星,繞到我落在月球背面的通信範圍內,把信號傳到地球。

  這一方法雖然可行,但由於需要研製發射多顆通信衛星,成本比較高。

  還有一個同樣有效但可降低成本的方案,就是用一顆數據中繼衛星來幫忙,實現身處月球的我與地球之間的實時通信。

  我國已經有了幾顆中繼星,為什麼不能「就湯下麵」,還要再單獨發射一顆中繼衛星?航天師父們給出這樣一個解釋:現有的中繼衛星基本都運行在地球同步軌道上,夠不到月球背面——他們只能為在近地空間運行的太空飛行器提供中繼服務,而無法實現地球與月球背面之間的通信聯繫。

  發射一顆新型的中繼衛星成為最終的選擇——把他放在一個不被月球遮擋的適當位置,來實現我與地球之間的數據傳輸,這才成就了如今所謂「架鵲橋,等嫦娥」的佳話。

  Halo軌道的約定 

  我將要實施軟著陸以及巡視勘測的位置,是在月球背面靠近南極的一個叫馮·卡門撞擊坑的地方。

  五院的航天師父們決定把「鵲橋」架在「地月系統拉格朗日L2點」上,這個位置處於地球和月球兩點連線的延長線上,且在較小的天體也就是月球一側。在這裡,「鵲橋」可以同時和地球、月球背面進行信息和數據交換,完成「中繼」任務。

  當然,如果中繼星「守」在地月拉格朗日L2點「一動不動」,受月球的遮擋,仍然「看不見」地球。為此,航天師父們給中繼星設計了一個「Z向」振幅約1.3萬千米、繞地月拉格朗日L2點的Halo軌道。

  用航天師父張立華的話說:「鵲橋」在這一軌道上做擬周期運動,既能「看見」地球,又能「看見」月球背面,通過定期軌道控制來保持軌道的穩定性,實現對我的中繼通信覆蓋。

  終於等到你 

  5月21日——一個象徵良緣的日子,肩負這一重任的「鵲橋」從西昌衛星發射中心奔向太空。6月14日,「鵲橋」中繼衛星進入環繞距月球約6.5萬千米的地月拉格朗日L2點的Halo使命軌道,成為世界首顆運行在地月拉格朗日L2點Halo軌道的衛星,在此軌道陸續開展在軌測試和中繼通信鏈路聯試後,等待我的到來。

  等待,並不漫長,卻很艱辛。

  按照師父張立華的說法,「鵲橋」中繼星在浩瀚的太空中將經歷一段沒有光照的日子,那時,陰影區的溫度將達零下200攝氏度左右,最冷的地方將降至零下230攝氏度。在這般「冰窖」似的環境裡,「鵲橋」全身面臨隨時被「凍僵」的風險。

  航天師父們除了使用特殊材料外,還進行了大量極端環境下的試驗,好讓「鵲橋」不被「凍壞」。

  據說,為了迎接我的到來,今年11月9日到11月23日,五院的航天師父們又對「鵲橋」中繼星進行了一次在軌的「體檢」。結果顯示,「 『鵲橋』非常健康!」

  我迫不及待想要見到「鵲橋」,並在他的引導下,安全著陸在月球背面,首開人類探測器在月球背面軟著陸巡視探測的先河。

  現在,「鵲橋」正在使命軌道上繼續「遨遊」。而我,已經出發。

(責任編輯:單曉冰)

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