鵲橋二號中繼星示意圖。國家航天局供圖
鵲橋二號中繼星示意圖。國家航天局供圖
鵲橋二號中繼星示意圖。國家航天局供圖
鵲橋二號中繼星在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射升空。新華社記者 蒲曉旭攝
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3月20日8時31分，鵲橋二號中繼星成功升空，開啟奔月之旅。作為我國發(fā)射的第二顆在地球軌道以外的專用中繼星，鵲橋二號將為正在運(yùn)行的嫦娥四號和即將開展的嫦娥六號、嫦娥七號、嫦娥八號等探月工程四期任務(wù)，在地月之間架起一座新的通信橋梁。
3月20日8時31分，鵲橋二號中繼星由長征八號遙三運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射升空。鵲橋二號中繼星作為探月工程四期后續(xù)任務(wù)的“關(guān)鍵一環(huán)”，將架設(shè)地月新“鵲橋”，為嫦娥四號、嫦娥六號等任務(wù)提供地月間中繼通信。
長征八號遙三運(yùn)載火箭飛行24分鐘后，星箭分離，將鵲橋二號中繼星直接送入近地點(diǎn)高度200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度42萬公里的預(yù)定地月轉(zhuǎn)移軌道，中繼星太陽翼和中繼通信天線相繼正常展開，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。
這座新“鵲橋”有何不同？未來將發(fā)揮什么作用？探月工程四期后續(xù)如何開展？
地月通信功能更廣、性能更強(qiáng)
“鵲橋二號中繼星作為探月工程四期任務(wù)實(shí)施的‘關(guān)鍵一環(huán)’，將起到通信樞紐的作用。”中國國家航天局探月與航天工程中心副主任葛平表示，此次鵲橋二號發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)時發(fā)射、精確入軌、精準(zhǔn)控制，為后續(xù)執(zhí)行一系列飛控任務(wù)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。
為何要發(fā)射鵲橋二號中繼星？
專家表示，由于月球始終有一面背對地球，著陸在月球背面的探測器受到月球自身的遮擋，無法直接實(shí)現(xiàn)與地球的測控通信和數(shù)據(jù)傳輸。這時就需要一顆中繼星，為地面和月球探測器之間架起信息聯(lián)通的橋梁。取名“鵲橋”，來源于古老的民間傳說，既體現(xiàn)了中國傳統(tǒng)文化特色，又形象解釋了這顆衛(wèi)星的特殊作用。
我國曾在2018年發(fā)射了首顆中繼星“鵲橋”，為月球背面著陸的嫦娥四號探測器提供中繼通信。如今，“鵲橋”中繼星已經(jīng)在軌工作多年，處于超期服役狀態(tài)。
“探月工程四期任務(wù)開展著陸探測以及采樣的地點(diǎn)主要位于月球南極和月球背面地區(qū)，因此需要功能更廣、性能更強(qiáng)的中繼星，架設(shè)起月球?qū)Φ厍蛐碌摹欣^通信站’，解決月球背面探測器與地球間的通信和數(shù)傳問題?！备鹌奖硎?。
根據(jù)探月工程四期任務(wù)的需要，科研人員對鵲橋二號中繼星進(jìn)行了攻關(guān)。與“鵲橋”中繼星相比，鵲橋二號中繼星技術(shù)創(chuàng)新更多、技術(shù)狀態(tài)更多、功能更強(qiáng)、接口更為復(fù)雜、研制難度更高、任務(wù)時間跨度更大。此外，在實(shí)施中繼通信任務(wù)之外，鵲橋二號還攜帶了多臺科學(xué)載荷，將執(zhí)行科學(xué)探測任務(wù)。
據(jù)介紹，除了服務(wù)于中國探月工程四期，后續(xù)鵲橋二號中繼星還可為國內(nèi)外月球探測提供中繼通信支持。
長征八號運(yùn)載火箭首次“奔月”
執(zhí)行本次發(fā)射任務(wù)的長征八號運(yùn)載火箭，是新一代中型兩級液體捆綁式運(yùn)載火箭，填補(bǔ)了我國3—5噸太陽同步軌道運(yùn)載能力空白。值得一提的是，這次發(fā)射也是長征八號運(yùn)載火箭首次奔赴地月轉(zhuǎn)移軌道。
據(jù)介紹，研制團(tuán)隊根據(jù)多窗口多彈道、低空高速飛行剖面等任務(wù)需求，對火箭進(jìn)行了設(shè)計改進(jìn)和優(yōu)化。
“此次我們?yōu)轾o橋二號中繼星任務(wù)量身定制了3項‘本領(lǐng)’——更完善的彈道設(shè)計、更靈活的主動滾轉(zhuǎn)技術(shù)和更安全的熱防護(hù)措施?！被鸺兄茍F(tuán)隊相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
專家介紹，作為一顆環(huán)月衛(wèi)星，鵲橋二號中繼星的發(fā)射窗口為“月窗口”，即一個月只有幾天的時間?；鸺兄茍F(tuán)隊從第一窗口開始，設(shè)計了連續(xù)3天、每天2條共計6條彈道，確保衛(wèi)星在多種情況下都能順利出發(fā)、安全抵達(dá)。
此外，為了應(yīng)對高空風(fēng)對火箭發(fā)射的影響，研制團(tuán)隊在使用自主抗干擾控制技術(shù)等成熟方法之外，還為這次的長征八號運(yùn)載火箭增加了自動滾轉(zhuǎn)減載技術(shù)，使火箭用更穩(wěn)定的優(yōu)勢面來應(yīng)對高空風(fēng)，通過自身的旋轉(zhuǎn)抵消掉高空風(fēng)的影響。
與長征八號運(yùn)載火箭擅長執(zhí)行的太陽同步軌道任務(wù)相比，地月轉(zhuǎn)移軌道的入軌高度更低、火箭飛行速度更快。當(dāng)火箭高速穿越大氣層時，箭體與大氣摩擦產(chǎn)生的溫度更高，端頭和前錐首當(dāng)其沖。為此，火箭研制團(tuán)隊為火箭多“穿”了一層熱防護(hù)涂層，火箭重點(diǎn)部位增加了厚度，更能適應(yīng)地月轉(zhuǎn)移軌道的嚴(yán)酷條件。
嫦娥六號將于上半年擇機(jī)發(fā)射
“發(fā)射成功只是第一步，后續(xù)鵲橋二號中繼星還需要進(jìn)行軌道中途修正、近月制動等一系列重要動作?！备鹌浇榻B，鵲橋二號中繼星調(diào)整進(jìn)入24小時周期的環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道后，將與嫦娥四號進(jìn)行在軌對通測試，與嫦娥六號進(jìn)行天地對通測試，驗證它們天地聯(lián)合工作的協(xié)調(diào)性、匹配性，判定鵲橋二號中繼星是否具備支持嫦娥六號實(shí)施月背采樣返回的能力。
嫦娥六號將于今年上半年擇機(jī)發(fā)射。對于嫦娥六號即將開展的月背采樣返回任務(wù)，專家表示，迄今為止人類已進(jìn)行的10次月球采樣返回均位于月球正面，月球背面整體相對月球正面更為古老，且存在月球三大地體之一的艾特肯盆地，具有重要科研價值。嫦娥六號任務(wù)預(yù)選著陸區(qū)位于月球背面南極—艾特肯盆地，以期發(fā)現(xiàn)并采集不同地域、不同年齡的月球樣品，增進(jìn)人類對月球的認(rèn)知。任務(wù)實(shí)現(xiàn)采樣返回后，科學(xué)家將對月球背面樣品進(jìn)行系統(tǒng)、長期的實(shí)驗室研究，分析月壤的結(jié)構(gòu)、物理特性、物質(zhì)組成等，深化月球成因和演化歷史的研究。
當(dāng)前，國際上掀起了新一輪探月熱潮，世界主要航天國家都在積極開展探月活動。葛平表示，中國探月工程向來重視國際合作，中國探月的合作之門始終敞開，這在以往的探月工程任務(wù)中已有很多生動案例和共贏成果。中國已向國際開放嫦娥五號月球科研樣品申請，后續(xù)探月工程四期、行星探測工程相關(guān)任務(wù)也將面向世界公開征集合作方案。
據(jù)了解，嫦娥六號任務(wù)搭載了法國的氡氣探測儀、歐空局的負(fù)離子探測儀、意大利的激光角反射鏡、巴基斯坦的立方星等4個載荷和衛(wèi)星項目。與此同時，我國正在加快推進(jìn)國際月球科研站大科學(xué)工程，希望更多國際伙伴加入，共同拓展人類認(rèn)知疆域，為和平利用太空、推動構(gòu)建人類命運(yùn)共同體作出貢獻(xiàn)。
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探月工程四期包括哪些任務(wù)？
我國探月工程四期于2021年12月獲批實(shí)施，由嫦娥四號、嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號4次任務(wù)組成。其中嫦娥四號已于2018年12月發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了世界首次月球背面軟著陸巡視探測；嫦娥六號將于今年上半年擇機(jī)發(fā)射；嫦娥七號和嫦娥八號將構(gòu)建月球科研站基本型，開展月球環(huán)境探測等任務(wù)。
《 人民日報 》（ 2024年03月21日 12 版）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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