探月工程四期開啟新征程 地月之間架起新“鵲橋”

探月工程四期開啟新征程 

地月之間架起新“鵲橋”(科技自立自強) 　

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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高度200公里、遠地點高度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

“鵲橋二號中繼星作為探月工程四期任務(wù)實施的‘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，實現(xiàn)了準時發(fā)射、精確入軌、精準控制，為后續(xù)執(zhí)行一系列飛控任務(wù)奠定了堅實基礎(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?！备鹌奖硎尽?/p>

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、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。

長征八號運載火箭首次“奔月”

執(zhí)行本次發(fā)射任務(wù)的長征八號運載火箭，是新一代中型兩級液體捆綁式運載火箭，填補了我國3—5噸太陽同步軌道運載能力空白。值得一提的是，這次發(fā)射也是長征八號運載火箭首次奔赴地月轉(zhuǎn)移軌道。

據(jù)介紹，研制團隊根據(jù)多窗口多彈道、低空高速飛行剖面等任務(wù)需求，對火箭進行了設(shè)計改進和優(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)和更安全的熱防護措施。”火箭研制團隊相關(guān)負責(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。

此外，為了應(yīng)對高空風(fēng)對火箭發(fā)射的影響，研制團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，火箭研制團隊為火箭多“穿”了一層熱防護涂層，火箭重點部位增加了厚度，更能適應(yīng)地月轉(zhuǎn)移軌道的嚴酷條件。

嫦娥六號將于上半年擇機發(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，將與嫦娥四號進行在軌對通測試，與嫦娥六號進行天地對通測試，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施月背采樣返回的能力。

嫦娥六號將于今年上半年擇機發(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，增進人類對月球的認知。任務(wù)實現(xiàn)采樣返回后，科學(xué)家將對月球背面樣品進行系統(tǒng)、長期的實驗室研究，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，共同拓展人類認知疆域，為和平利用太空、推動構(gòu)建人類命運共同體作出貢獻。

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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)。

本報記者 馮華 人民日報

來源：人民日報