2020年11月24日,嫦娥五號探測器由長徵五號火箭搭載升空,奔赴月球。這是我國「探月工程」的第六次任務,將實現我國首次月球無人採樣返回。
經常關注新聞的朋友一定有注意到,在嫦娥五號發射前,我國已經派出了3艘大型航天測量船遠赴太平洋,為此次探月工程提供遙測與通信支持。
此時肯定有觀眾感到疑惑,我國北鬥衛星導航系統已經組建成功,天鏈系統也投入使用,為什麼還要動用這麼多航天測量船呢?而美國早就不需要了,是不是美國的技術比我們更先進?
在我們普通大眾的眼中,航天火箭伴隨著倒計時發射升空,隨後其軌道再出現在控制中心就算成功了,但最終決定火箭發射成敗的,是火箭軌道設計,以及發射後對火箭的跟蹤測量與精確控制。
1969年,美國阿波羅11號成功登月,實現了人類首次登月的偉大壯舉。為了這次登月計劃成功,美國在全球各地建造了幾十座巨大的衛星天線和太空跟蹤站,用海底電纜將地面站連接起來,這還只是地面工程,為了儘可能將信號全面覆蓋,美國還將一些商用船改造成了航天測量船,投放到各大海洋中,其中最有代表性的便是「紅石號」。
我國目前在服役的遠洋測量船共有4艘,分別是遠望3、5、6、7號,其中7號測量船正在維護改造中。
而隨著科技的發展與遙測技術的進步,美國航天局已經在全球各地都建造了衛星地面站,將這些地面站連接成網,NASA就能直接開展航天探測工程,而不再需要航天測量船了。
那麼此次的嫦娥五號為什麼要動用如此多的航天測量船呢?可不可以直接用北鬥導航系統進行精確定位,用天鏈系統連結地星之間的通信?
答案是不可以。北鬥衛星覆蓋信號也是有範圍的,如果發射的是近地軌道衛星,其軌道距離地面大約在200-2000公裡高度,在北鬥衛星覆蓋範圍內,此時可以直接進行精確定位,而不需要測量船的援助。
但地球與月球相距38萬公裡,遠遠超出了北鬥衛星覆蓋範圍,而嫦娥五號最關鍵的任務就是從月球採集土壤帶回地球,這整個過程都需要地面進行精準控制,因此北鬥衛星在此次任務中無法提供幫助。
另一個更重要的原因是我國的海外地面站非常缺乏。在嫦娥五號執行任務期間,我們要不斷從地面的大型雷達天線向太空飛行器發射電磁波和相關指令,再通過返回的電磁波計算太空飛行器的相關數據。
然而月球與地球一直都在公轉自轉,地球上每個地點朝向月球的時間都是有限的,我們想要時時刻刻都接收到來自月球的信號,就需要在世界各地設置雷達天線。
雖然我國已經在阿根廷建立了衛星地面站,歐洲航天局也表示會給我們提供遙測與通信支持,但在太平洋領域我國還是缺乏相關設備,因此我國派出了3艘大型遠洋航天測量船遠赴太平洋,以保證嫦娥五號的探月任務順利進行。
嫦娥五號成功升空,標誌著我國「探月工程」第三步拉開序幕。雖然我國目前還不能像美國那樣在全球各地都建立衛星地面站點,但我們相信,隨著科技的發展,我國也會有一天不再需要航天測量船的援助。