嫦娥四號中繼星升空 揭月球背面中繼通信三大問題 |
長征四號丙火箭發射鵲橋號。國家航天局供圖。
廠房中的鵲橋號衛星。圖片來源：航天科技集團五院
新京報訊（記者倪偉）今天（5月21日）清晨5點28分，我國嫦娥四號探月任務邁出了第一步——中繼通信衛星“鵲橋號” 在西昌衛星發射發射升空。“鵲橋號”將飛過月球，最終到達地月拉格朗日L2點，最遠距離地球約46萬公里。
這是我國將在年底擇機實施的嫦娥四號月球探測任務的“先聲”。由于嫦娥四號探測器將在月球背面降落，無法直接與地球通信，能同時“看到”地球和月球的“鵲橋號”，將建立嫦娥四號著陸器和巡視器與地球間的通信和數傳通道。
今晨，長征四號丙火箭飛行25分鐘后，將“鵲橋號”直接送入近地點高度200公里、遠地點高度40萬公里的預定地月轉移軌道。“鵲橋號”將經中途修正、近月制動和月球借力，完成L2點捕獲、軌道修正后，最終進入環繞地月L2點的使命軌道。
此次發射搭載了由哈爾濱工業大學研制的兩顆月球軌道編隊超長波天文觀測微衛星“龍江一號”“龍江二號”。“鵲橋號”和微衛星還將利用荷蘭研制的低頻射電探測儀、沙特研制的月球小型光學成像探測儀、中山大學研制的激光角反射器等有效載荷，開展科學探測試驗。
世界首顆運行于地月拉格朗日L2點的通信衛星、世界最大口徑深空探測通信天線……“鵲橋號”體量雖小，但擁有諸多創舉，記者采訪衛星研制方和專家對該衛星作了解讀。
釋疑1、為何嫦娥奔月要先架“鵲橋”？——為了實現月球背面與地球的通信
由于月球繞地球公轉的周期與月球自轉的周期相同，月球只能永遠以同一面朝向地球。美國航空航天學會會員、“小火箭”科普平臺創始人邢強博士向新京報記者介紹，約41%月面無法被地球觀測到，當飛行器飛到月球背面，就難以和地球進行通信，這也是長期以來，人類探測器從未在月球背面著陸的主要原因。
而中國嫦娥四號探測器將創造歷史，計劃今年年底降落在月球背面南極附近的艾特肯盆地，開展月球巡視勘察。
搭一座“鵲橋”，就建立了嫦娥四號與地面測控網絡的聯系。“鵲橋號”所在位置，既能“看到”月球背面，也能“看到”地球。利用中繼星實現地球與月球背面的通信，這在世界范圍內是第一次實現。
釋疑2、鵲橋號為何定位在地月拉格朗日L2點？——既在月球背面又相對地月靜止
鵲橋號將為月球背面的著陸任務傳輸信息，那么其位置必須位于月球背面。然而，在月球背面面向的茫茫宇宙中，鵲橋號的最佳位置是什么？
科學家為其選擇了地月拉格朗日L2點附近。
何為拉格朗日L2點？宇宙中兩個天體之間的作用力可用萬有引力描述，用牛頓理論很容易就能得到天體的運行軌道。而三個天體之間的作用力關系非常復雜，稱為三體問題。
在三個天體中，有一些點的位置很特殊，在這些點上，最小的天體相對于兩個大天體基本保持靜止。瑞士科學家歐拉和法國科學家拉格朗日一共算出了5個這樣的點，即L1~L5點，也稱為拉格朗日點或平動點。
“鵲橋號”研制人員表示，由于特殊的空間位置和動力學特性，拉格朗日點成為開展空間探測的最佳位置，很多科學衛星都運行在拉格朗日點附近的軌道上。
在5個地月拉格朗日點中，“鵲橋號”的使命軌道，為月球背面一側的地月L2點環繞軌道。地月L2點位于地月球心連線上靠近月球的一側，距月球約6.5萬公里。由于地月距離是變化的，L2點與月球的距離也是變化的， 最大距離不大于8萬公里，可實現對著陸器和巡視器的中繼通信覆蓋。
為何選擇L2點？美國航空航天學會會員、“小火箭”科普平臺創始人邢強博士解釋，地月L2點是個“有趣”的位置，在這里，中繼星繞地球轉動的周期與月球繞地球轉動的周期相同。通過巧妙的設計，維持L2點的位置所消耗的燃料較少，太陽能帆板的效率也因少受陰影影響而較高。
釋疑3、中繼星有何特殊能力？——中國中繼衛星幫助航天員實現天地通話
中繼衛星屬于通信衛星，被形象地稱為“衛星的衛星”，因為它們的任務是為衛星、飛船等航天器傳輸數據。
我國中繼衛星已經經歷了十余年發展，主要為“天鏈”系列，首發星是10年前發射的天鏈一號01星。2011年、2012年天鏈一號02、03星相繼發射，中國成為世界第二個擁有對中、低軌道航天器全球覆蓋中繼衛星系統的國家。
在其后的神舟飛船和天宮空間實驗室任務中，借助天鏈一號，航天員順利進行了“天地通話”“天地雙向視頻通話”、航天員與地面同步收看電視新聞。2013年，航天員王亞平在天宮一號中向全國中小學生上了一堂太空課，借助的也是天鏈一號強大的信號中繼功能。
據邢強介紹，在人類太空探索史上，比較有名的中繼衛星是“2001火星奧德賽號”。該衛星2001年10月24日進入火星軌道，2002年2月19日開始執行任務，我們耳熟能詳的“勇氣號”和“機遇號”兩輛火星車拍攝的火星照片和化驗的火星樣本數據中，有85%是以“2001火星奧德賽號”作為通訊中繼傳回地球的。
延展：鵲橋號的世界之最
人類深空探測史上最大口徑通信天線
隨著人類深空探測的腳步越走越遠，如何建立遠距離數據通信鏈路，是世界各國都在致力解決的深空探測關鍵核心技術。
通信能力與天線的“本事”密不可分。 “鵲橋號”上架設了一副展開后口徑達近5米的傘狀天線，這是人類深空探測器歷史上最大口徑太空通信天線。
該天線為“鵲橋號”和地球之間鋪設了一架高速橋梁，每時每刻將寶貴的科學數據從遙遠的外太空送達地球。
人類歷史上最遠距離激光測距試驗
激光測距試驗，指的是通過激光進行星地距離的科學測量。其原理是將具有高度同向性脈沖激光束射向放置在衛星表面的角反射鏡，通過發送、接收的時間差，計算出星地距離。
歷史上最遠距離的激光測距試驗發生在地月之間，1969年阿波羅11號在月球上放置了一套激光測距反射鏡陣列。從那以后，美國、法國、日本、中國等國科學家先后完成了地月激光測距試驗。
如今，在最遠距地球約46萬公里的地月L2點附近，“鵲橋號”也攜帶了一臺激光反射器。與地月激光測距不同，衛星時刻飛速運行，讓地球觀測臺站發出的激光波束準確找到46萬公里外高速飛行的“鵲橋號”，難上加難。但中國科學家已經找到了解決方案，不出意外，“鵲橋號”將使人類激光測距的紀錄再增加約8萬公里。
《世紀傳承2018夏季藝術品拍賣會》正在征集
主要征集：長安名家、近現代書畫、古籍善本、碑帖拓片、名家名人書畫等拍品。
征集精品力作，贗品勿擾！期待我們愉快合作！歡迎送拍預約致電或微信咨詢?029-88244129 18966805655 13572970821
畫家推薦，文化平臺，個人畫展，畫集出版
書畫展覽，筆會聯誼，各類資產，專場拍賣
陜西世紀傳承文化有限公司
陜西世紀傳承拍賣有限公司
【世紀傳承美術館】
西安市科技路10號華奧大廈C座13層
官網?www.shijipm.com
拍賣官微?sjccpm文化官微?sjccwh
電?話：?029-88244129 13572970821 18966805655?
?【徐家莊站】14路210路218路219路220路322路34路400路?411路?503路?508路
?【西斜七路站】16路?205路?210路?218路?219路?220路?268路?311路?313路?322路
?34路?35路?400路?411路?506路?508路?6路?900路?900路區間?916路?教育專線
【地鐵3號線】?太白南路A出口對面（西安公安交通指揮中心旁）科技路東口
【華奧大廈有地下停車場】
媒體及支持單位：網易新聞、一點資訊、陜西新鮮網、陜西資訊網、搜狐新聞、今日頭條、騰訊新聞、天天快報、UC頭條、鳳凰新聞、雅昌藝術網、悅陜西微博、新浪看點、說畫網、金獅華納、沙龍藝術網、世紀傳承大講堂、世紀傳承拍賣、漢唐書畫網、大為書畫網、世紀傳承文化、世紀傳承民宿文化、世紀傳承行文化、世紀傳承實驗室、天堂鳥廣告、車易行學車網、秘方推廣平臺、秘方傳承推廣、世紀傳承餐飲文化、世紀傳承科技、拍賣快訊、凱史生物科技、陜西金正書畫院、山東商會、溫州商會、陜西盛世大宇印務有限公司、西周社博物館、極邊茶葉西安太元路專營店等。
歡迎各界藏友／提供精品力作／我們快捷／高效／誠信／估價合理／結賬快。
您是藝術家，您有更好的藏品，想提通過世紀傳承官微推廣敬請關注。
世紀傳承長期與各大網絡媒體合作多渠道，多角度的宣傳。
世紀傳承·傳承文化·文化復興