“嫦娥”成功落月 “鵲橋”功不可沒(méi)

嫦娥四號(hào)、玉兔二號(hào)、鵲橋號(hào)全家福。（中國(guó)航天科技集團(tuán)五院供圖）

嫦娥四號(hào)成為人類(lèi)首次在月球背面軟著陸的探測(cè)器，為地面與嫦娥四號(hào)探測(cè)器搭建起通信橋梁的中繼星“鵲橋”發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

“鵲橋”于2018年5月21日從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空。中國(guó)航天科技集團(tuán)五院中繼星“鵲橋”主任設(shè)計(jì)師孫驥說(shuō)，“鵲橋”雖然不是嫦娥四號(hào)任務(wù)的主角，卻是重要的組成部分，其使命就是為月球背面的著陸器和巡視器提供中繼通信服務(wù)，相當(dāng)于把一個(gè)地面站搬到了天上。

鵲橋號(hào)中繼衛(wèi)星示意圖。（中國(guó)航天科技集團(tuán)五院供圖）

他介紹，“鵲橋”運(yùn)行的軌道非常特殊，環(huán)繞地月第二拉格朗日（L2）點(diǎn)，距離月球背面的探測(cè)器最遠(yuǎn)有7.9萬(wàn)公里，距離地球近50萬(wàn)公里。嫦娥四號(hào)探測(cè)器的信息傳給“鵲橋”后，會(huì)首先進(jìn)行解調(diào)等處理，再傳回地球。

中國(guó)航天科技集團(tuán)五院中繼星“鵲橋”總設(shè)計(jì)師張立華說(shuō)，在地月L2點(diǎn)上，地球、月球?qū)πl(wèi)星的引力與衛(wèi)星沿軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力剛好達(dá)到了平衡。中繼星采用了繞地月L2點(diǎn)的Halo軌道（暈軌道），只需消耗很少的推進(jìn)劑就能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。在這里，中繼星可以一直同時(shí)“看到”月球背面和地球，是對(duì)月球背面探測(cè)器進(jìn)行中繼通信的理想位置，而從地球上看，這個(gè)軌道就好像環(huán)繞月球的暈。

他介紹，美國(guó)深空探測(cè)專(zhuān)家羅伯特·法庫(kù)在上世紀(jì)60年代第一次提出Halo軌道以及通過(guò)中繼星實(shí)現(xiàn)與月球背面探測(cè)器通信的設(shè)想，并建議后續(xù)的阿波羅任務(wù)可以考慮到月球背面去，但因?yàn)楦鞣N原因沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在是中國(guó)人把他的想法給實(shí)現(xiàn)了。

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)航天科技集團(tuán)五院深空探測(cè)和空間科學(xué)首席科學(xué)家葉培建表示，將盡力讓“鵲橋”工作時(shí)間足夠長(zhǎng)，在其壽命內(nèi)如果外國(guó)航天器想去月球背面探測(cè)，也可以通過(guò)這顆中繼星獲得幫助，這將是中國(guó)對(duì)世界的貢獻(xiàn)。

鵲橋號(hào)為嫦娥四號(hào)中繼通信示意圖。（中國(guó)航天科技集團(tuán)五院供圖）

除了為嫦娥四號(hào)任務(wù)提供中繼服務(wù)，“鵲橋”還將開(kāi)展科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)。中繼星上搭載了荷蘭與中國(guó)科學(xué)家聯(lián)合研制的低頻射電探測(cè)儀，可“聆聽(tīng)”來(lái)自宇宙深處的“聲音”，并將與地面上的探測(cè)設(shè)備聯(lián)合進(jìn)行干涉測(cè)量。

此外，中繼星上還搭載了中山大學(xué)研制的激光角反射鏡，將開(kāi)展迄今最遠(yuǎn)距離的激光測(cè)距試驗(yàn)，為未來(lái)的應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

孫驥說(shuō)，中繼星上還搭載了幾臺(tái)相機(jī)，其中一臺(tái)是為了監(jiān)視天線(xiàn)展開(kāi)情況，另外兩臺(tái)用于拍攝月球及地球和月球在不同空間位置上的合影，同時(shí)科研人員還希望用該相機(jī)觀測(cè)到隕石撞擊月球背面瞬間的情形?！氨M管難度很大，探測(cè)到的概率極低，還是要嘗試一下?！?/p>

張立華說(shuō)，中繼星是基于成本相對(duì)較低的小衛(wèi)星平臺(tái)研制，沒(méi)有在深空探測(cè)任務(wù)中應(yīng)用的經(jīng)歷，選擇的運(yùn)載火箭長(zhǎng)征四號(hào)丙也是第一次在西昌發(fā)射，并且是第一次發(fā)射探月軌道衛(wèi)星，因而任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)大，研制人員面對(duì)的挑戰(zhàn)和壓力非常大。

“中繼通信天線(xiàn)上的一些部件被太陽(yáng)照射時(shí)溫度達(dá)100多攝氏度，而在衛(wèi)星處于長(zhǎng)達(dá)5小時(shí)的陰影時(shí)溫度又會(huì)降到零下200多攝氏度，如何在極大溫差下保證天線(xiàn)正常工作是非常大的挑戰(zhàn)，我們?yōu)榇俗隽撕芏嘣囼?yàn)。”張立華說(shuō)。

他說(shuō)，該天線(xiàn)的研制也體現(xiàn)了多領(lǐng)域技術(shù)的交叉融合，天線(xiàn)上的金屬網(wǎng)是與紡織行業(yè)技術(shù)合作的成果，肋展開(kāi)機(jī)構(gòu)則借鑒了鐘表的發(fā)條機(jī)構(gòu)。

發(fā)射前的鵲橋號(hào)中繼衛(wèi)星。（中國(guó)航天科技集團(tuán)五院供圖）

張立華說(shuō)，研制團(tuán)隊(duì)從2015年年底接到任務(wù)，在短短30個(gè)月內(nèi)按期實(shí)現(xiàn)了發(fā)射，加班加點(diǎn)是常事兒，最后半年沒(méi)有休過(guò)一個(gè)周末。

據(jù)介紹，隨“鵲橋”飛向深空的還有數(shù)萬(wàn)條中國(guó)民眾的寄語(yǔ)，表達(dá)了他們對(duì)探索月球和深空的期望。（喻菲 全曉書(shū) 胡喆）

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。