“嫦娥”未动,“鹊桥”先行。
西昌卫星发射中心将于2018年5月21日凌晨5时许利用长征四号丙遥二十七(CZ-4C Y27)运载火箭择机发射嫦娥四号中继卫星(鹊桥号)。
戳视频看发射现场
不可否认,嫦娥四号任务将是2018年我国航天领域的最大亮点!
作为嫦娥三号的备份,嫦娥四号将是国际首次在月球背面着陆的探测器,嫦娥四号任务包括发射中继星及月球背面着陆器、巡视器两次任务。
任务计划于2018年5月21日发射嫦娥四号中继卫星,它将飞行至地月拉格朗日L2点的任务轨道上,并在约半年后发射嫦娥四号的着陆器和巡视器,对月球背面南极艾特肯盆地开展着陆巡视探测。
在4月24日举行的2018年“中国航天日”主场活动上,嫦娥四号中继卫星的名字正式揭晓——“鹊桥”。它将在地面测控站与未来落在月球背面的嫦娥四号探测器之间,搭建一座传输信号与数据的桥梁。
另外,此次发射任务还将搭载哈尔滨工业大学研制的两颗小卫星,小卫星将实现月球轨道环绕编队飞行,并开展超长波天文观测等研究。两颗小卫星的命名也在当天的开幕式上揭晓,分别为“龙江一号”和“龙江二号”。
接下来“漫步宇宙”就带大家了解一下嫦娥四号中继星任务。
可以先看视频了解一下哦,2分钟搞懂什么是中继星
【为什么要发射中继星?】
到月球背面去,并不容易,其中一大难题就是“通信”——
由于被地球潮汐锁定,月球只能永远以同一面朝向地球。人类在地球上不仅从未见过月球背面,通信信号也会被阻隔。
嫦娥四号任务本身就是去月球背面开展着陆、巡视(月球车)探测。如果一切顺利,它将成为国际首次在月球背面着陆的探测器。
如何解决通信难题呢?最好的办法就是在地月拉格朗日L2点布置一颗中继卫星,既能“看到”月球背面,也能“看到”地球,可以提供嫦娥四号软着陆及月面工作期间的测控支持。
“鹊桥”,这个名字还不错,在月球背面的嫦娥四号探测器之间,搭建一座传输信号与数据的桥梁。
我们计划把嫦娥四号中继星“鹊桥”发射到位于地球、月球延长线上的地月拉格朗日2点,距离月球大约6万至8万公里——这颗“先行者”关系到整个嫦娥四号任务的成败。
【中继星什么样?】
中继卫星质量425千克,预期寿命5年以上。本体为长方体构型,顶部安装大口径的伞状抛物面天线,将承担对月双向中继的重任。像一把伞一样,发射时,它会收起,进入太空后,它将适时打开。
中继星发射时候的状态。
中继星在轨运行时的状态示意图。
【中继星轨道】
嫦娥四号中继星飞行轨道
发射后,中继星进入近地点高度约200公里、远地点高度约40万公里的地月转移轨道,通过近月捕获、轨道调整,最终进入环绕地月引力平衡点L2点运行的任务轨道。这个过程大约在10天左右,如果5月21日顺利发射,在5月底,嫦娥四号中继星就将到达任务轨道。
地月系统拉格朗日点。
图示:地月系统拉格朗日点(地球和月球之间有五个拉格朗日点,为了嫦娥四号着陆在月球背面的任务,我们安排中继星飞到L2点)
地月L2点轨道是适合中继的理想地点
,具有以下优点:
1、在此处地球和月球的引力之和使得中继星与月球同步绕地球运行,因此中继星能够连续对地球和对月球背面同时可见,提供全时段中继服务;
2、光照条件好,航天器很少被地球或月球遮挡;
3、此处受地球和月球的影响小,中继星长期运行所需轨道维持量较小,说白了就是节省燃料。
嫦娥四号中继星运行轨道示意图。
嫦娥四号中继星是不是静止不动呢?不是的。
它将绕着L2点进行飞行。周期大约为14天。请看下图,大致就是这个样子的。
嫦娥四号中继星飞行轨道示意图。
【中继星带点啥?】
在嫦娥四号中继星任务中,利用发射嫦娥四号中继星的长征四号丙(CZ-4C)火箭剩余发射能力,将搭载发射哈尔滨工业大学两个微小卫星及中山大学的激光角反射镜。
除了这两位小伙伴,“嫦娥4号”中继星还搭载了中荷(荷兰)合作研制的低频射电探测仪(NCLE)。
三根天线格外抢眼,每根长度为5米。将开展低频射电天文观测
【龙江一号和龙江二号】
咦?“龙江一号和龙江二号”是什么东东?
这是月球轨道编队超长波天文观测微卫星的名字,这两颗微卫星,在月球轨道将实现编队飞行和超长波天文干涉测量。牵头单位为哈尔滨工业大学。
月球轨道编队超长波天文观测微卫星(“龙江一号和龙江二号”)示意图。
来看看实物!
好像一口锅啊,哈哈。
经国家探月与航天工程中心正式批复,2018年嫦娥四号任务的搭载试验项目——月球轨道编队天文观测微卫星,将是世界上首次在月球轨道形成近距离编队飞行系统,世界上首个星间干涉射电天文观测系统。项目将在低于30MHz的超长波段进行空间天文观测,进而打开人类认识宇宙的新窗口。
哈工大卫星所团队将会使哈工大成为世界上首个在月球轨道开展宇宙低频观测的高校,也将是世界上首个把微小型探测器发往月球轨道的高校。
厉害了哈工大!
两颗微卫星将随同“鹊桥”号一起进入地月转移轨道。待中继卫星分离后,两颗微卫星分别与运载火箭分离,各自单独完成地月转移、近月制动阶段的飞行。进入环月大椭圆轨道后,在地面测控支持下,两颗微卫星经过远距离接近、近距离逼近后,完成编队的初始化工作,形成相对距离在1~10 km范围内可变的环月轨道编队。
两颗微卫星在轨运行状态示意图
希望你们一路顺风!
悄悄告诉大家,其中一颗卫星上还搭载了由沙特阿拉伯王国阿卜杜勒–阿齐兹国王科技城研制的微型光学相机。择机会对月球进行成像。
【激光角反射镜】