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嫦娥四号中继星“鹊桥”即将发射 你关心的问题都在这儿!  

2018-05-21 01:46:46|  分类: 科学研究(揭秘、 |  标签: |举报 |字号 订阅

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“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)。

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!


嫦娥四号中继星“鹊桥”即将发射 你关心的问题都在这儿! - 人间正道是苍桑 - KING的博客
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。


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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“航天面面观”就带大家了解一下嫦娥四号中继星任务。

【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。


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“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。


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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?】


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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。


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中继星发射时候的状态。


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中继星在轨运行时的状态示意图。

【中继星轨道】


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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。


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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)


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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。


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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。


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嫦娥四号中继星飞行轨道示意图。


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【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)。


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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。


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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。


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来看看实物!


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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。


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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】


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在中继星上还将搭载1.6 kg重的单体17cm大孔径中空角锥反射镜,配合地面0.5 m口径激光发射望远镜和1 m口径激光接收望远镜,进行月球和中继星之间的激光测距,该项目将实现国际首次超过地月距离下的纯反射式激光测距实验。

通过前面的介绍,想必大家已经对此次任务有了一个比较全面的了解。

接下来说说发射任务的准备情况。

【他们准备好了!】


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此次发射,我们选用了长征四号丙遥二十七(CZ-4C Y27)运载火箭,发射地点为西昌卫星发射中心,这也是长征四号丙运载火箭首次在西昌卫星发射中心发射,为此,任务团队做了很多工作。

长征四号丙运载火箭为上海航天技术研究院抓总研制的常温液体推进剂三级运载火箭。于1999年启动研制,是在长征四号乙基础上增加了三子级二次启动能力改进设计而成,主要用于发射太阳同步轨道卫星,具有可靠性高和适应强的特点。

火箭全长48米。

一级火箭燃料为四氧化二氮+偏二甲肼(有毒),一级火箭残骸长约23米,重约15吨(含约2吨剩余燃料),坠地速度为100米每秒,坠落过程中大多解体为数块。


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长征四号丙发射嫦娥四号中继卫星火箭飞行轨迹图。

长征四号丙运载火箭一子级火箭残骸将坠落在贵州铜仁市部分乡镇、整流罩将坠落在福建省宁化县部分乡镇、二子级火箭残骸将坠落在宫古岛附近海域。

长征四号丙运载火箭首次转战西昌,希望新的残骸落区附近的人们注意安全,火箭残骸啊,你往没人的地方落啊,不要砸到人家东西!


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目前,火箭残骸落区群众已经收到了告知书,21日凌晨,他们不能安心在家睡觉了,要被疏散到安全区域,任务的成功就是对他们最好的回报,感谢他们!

为了能顺利发射,落区附近学生们都学习了相关知识。

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为了发射任务顺利实施,学生们放假了。

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航天,就在我们身边。有些落区附近的孩子从小到大,一直在躲火箭残骸,他们说都习惯了。

谢谢他们!

作为地球和月球背面的通信桥梁,远望6号、7号船将担负此次卫星海上测控任务。他们将联袂布阵,共同完成嫦娥四号中继星的海上测控任务。

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大洋接力,他们准备好了!

最后,向大家推荐一个视频:

【探月之旅 嫦娥系列探测器探月任务动画全解读 】


 

“探月之旅 嫦娥系列探测器探月任务动画全解读 ”,这个视频千万不要错过!里面有嫦娥一号至嫦娥五号五号的所有任务动画演示,制作精良,采用真实数据模拟制作,很不错!

“嫦娥”未动,“鹊桥”先行。

希望发射当天天公作美,希望发射任务一切顺利!

预祝发射任务取得圆满成功!



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