探月工程四期開(kāi)啟新征程 地月之間架起新“鵲橋”

探月工程四期開(kāi)啟新征程 

地月之間架起新“鵲橋”(科技自立自強(qiáng)) 　

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3月20日8時(shí)31分，鵲橋二號(hào)中繼星成功升空，開(kāi)啟奔月之旅。作為我國(guó)發(fā)射的第二顆在地球軌道以外的專用中繼星，鵲橋二號(hào)將為正在運(yùn)行的嫦娥四號(hào)和即將開(kāi)展的嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)、嫦娥八號(hào)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(shí)31分，鵲橋二號(hào)中繼星由長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射升空。鵲橋二號(hào)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(hào)、嫦娥六號(hào)等任務(wù)提供地月間中繼通信。

長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭飛行24分鐘后，星箭分離，將鵲橋二號(hào)中繼星直接送入近地點(diǎn)高度200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度42萬(wàn)公里的預(yù)定地月轉(zhuǎn)移軌道，中繼星太陽(yáng)翼和中繼通信天線相繼正常展開(kāi)，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

這座新“鵲橋”有何不同？未來(lái)將發(fā)揮什么作用？探月工程四期后續(xù)如何開(kāi)展？

地月通信功能更廣、性能更強(qiáng)

“鵲橋二號(hào)中繼星作為探月工程四期任務(wù)實(shí)施的‘關(guān)鍵一環(huán)’，將起到通信樞紐的作用?！敝袊?guó)國(guó)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(hào)發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)時(shí)發(fā)射、精確入軌、精準(zhǔn)控制，為后續(xù)執(zhí)行一系列飛控任務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

為何要發(fā)射鵲橋二號(hào)中繼星？

專家表示，由于月球始終有一面背對(duì)地球，著陸在月球背面的探測(cè)器受到月球自身的遮擋，無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)與地球的測(cè)控通信和數(shù)據(jù)傳輸。這時(shí)就需要一顆中繼星，為地面和月球探測(cè)器之間架起信息聯(lián)通的橋梁。取名“鵲橋”，來(lái)源于古老的民間傳說(shuō)，既體現(xiàn)了中國(guó)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(guó)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(hào)探測(cè)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(kāi)展著陸探測(cè)以及采樣的地點(diǎn)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(qiáng)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(cè)器與地球間的通信和數(shù)傳問(wèn)題。”葛平表示。

根據(jù)探月工程四期任務(wù)的需要，科研人員對(duì)鵲橋二號(hào)中繼星進(jìn)行了攻關(guān)。與“鵲橋”中繼星相比，鵲橋二號(hào)中繼星技術(shù)創(chuàng)新更多、技術(shù)狀態(tài)更多、功能更強(qiáng)、接口更為復(fù)雜、研制難度更高、任務(wù)時(shí)間跨度更大。此外，在實(shí)施中繼通信任務(wù)之外，鵲橋二號(hào)還攜帶了多臺(tái)科學(xué)載荷，將執(zhí)行科學(xué)探測(cè)任務(wù)。

據(jù)介紹，除了服務(wù)于中國(guó)探月工程四期，后續(xù)鵲橋二號(hào)中繼星還可為國(guó)內(nèi)外月球探測(cè)提供中繼通信支持。

長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭首次“奔月”

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

據(jù)介紹，研制團(tuán)隊(duì)根據(jù)多窗口多彈道、低空高速飛行剖面等任務(wù)需求，對(duì)火箭進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)和優(yōu)化。

“此次我們?yōu)轾o橋二號(hào)中繼星任務(wù)量身定制了3項(xiàng)‘本領(lǐng)’——更完善的彈道設(shè)計(jì)、更靈活的主動(dòng)滾轉(zhuǎn)技術(shù)和更安全的熱防護(hù)措施?！被鸺兄茍F(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

專家介紹，作為一顆環(huán)月衛(wèi)星，鵲橋二號(hào)中繼星的發(fā)射窗口為“月窗口”，即一個(gè)月只有幾天的時(shí)間?；鸺兄茍F(tuán)隊(duì)從第一窗口開(kāi)始，設(shè)計(jì)了連續(xù)3天、每天2條共計(jì)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(dá)。

此外，為了應(yīng)對(duì)高空風(fēng)對(duì)火箭發(fā)射的影響，研制團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭增加了自動(dòng)滾轉(zhuǎn)減載技術(shù)，使火箭用更穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)面來(lái)應(yīng)對(duì)高空風(fēng)，通過(guò)自身的旋轉(zhuǎn)抵消掉高空風(fēng)的影響。

與長(zhǎng)征八號(hào)運(yùn)載火箭擅長(zhǎng)執(zhí)行的太陽(yáng)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(shí)，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(tuán)隊(duì)為火箭多“穿”了一層熱防護(hù)涂層，火箭重點(diǎn)部位增加了厚度，更能適應(yīng)地月轉(zhuǎn)移軌道的嚴(yán)酷條件。

嫦娥六號(hào)將于上半年擇機(jī)發(fā)射

“發(fā)射成功只是第一步，后續(xù)鵲橋二號(hào)中繼星還需要進(jìn)行軌道中途修正、近月制動(dòng)等一系列重要?jiǎng)幼??！备鹌浇榻B，鵲橋二號(hào)中繼星調(diào)整進(jìn)入24小時(shí)周期的環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道后，將與嫦娥四號(hào)進(jìn)行在軌對(duì)通測(cè)試，與嫦娥六號(hào)進(jìn)行天地對(duì)通測(cè)試，驗(yàn)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(hào)中繼星是否具備支持嫦娥六號(hào)實(shí)施月背采樣返回的能力。

嫦娥六號(hào)將于今年上半年擇機(jī)發(fā)射。對(duì)于嫦娥六號(hào)即將開(kāi)展的月背采樣返回任務(wù)，專家表示，迄今為止人類已進(jìn)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(duì)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(jià)值。嫦娥六號(hào)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(jìn)人類對(duì)月球的認(rèn)知。任務(wù)實(shí)現(xiàn)采樣返回后，科學(xué)家將對(duì)月球背面樣品進(jìn)行系統(tǒng)、長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)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(guó)際上掀起了新一輪探月熱潮，世界主要航天國(guó)家都在積極開(kāi)展探月活動(dòng)。葛平表示，中國(guó)探月工程向來(lái)重視國(guó)際合作，中國(guó)探月的合作之門始終敞開(kāi)，這在以往的探月工程任務(wù)中已有很多生動(dòng)案例和共贏成果。中國(guó)已向國(guó)際開(kāi)放嫦娥五號(hào)月球科研樣品申請(qǐng)，后續(xù)探月工程四期、行星探測(cè)工程相關(guān)任務(wù)也將面向世界公開(kāi)征集合作方案。

據(jù)了解，嫦娥六號(hào)任務(wù)搭載了法國(guó)的氡氣探測(cè)儀、歐空局的負(fù)離子探測(cè)儀、意大利的激光角反射鏡、巴基斯坦的立方星等4個(gè)載荷和衛(wèi)星項(xiàng)目。與此同時(shí)，我國(guó)正在加快推進(jìn)國(guó)際月球科研站大科學(xué)工程，希望更多國(guó)際伙伴加入，共同拓展人類認(rèn)知疆域，為和平利用太空、推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體作出貢獻(xiàn)。

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探月工程四期包括哪些任務(wù)？

我國(guó)探月工程四期于2021年12月獲批實(shí)施，由嫦娥四號(hào)、嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)4次任務(wù)組成。其中嫦娥四號(hào)已于2018年12月發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了世界首次月球背面軟著陸巡視探測(cè)；嫦娥六號(hào)將于今年上半年擇機(jī)發(fā)射；嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)將構(gòu)建月球科研站基本型，開(kāi)展月球環(huán)境探測(cè)等任務(wù)。

本報(bào)記者 馮華 人民日?qǐng)?bào)

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