新華社北京6月18日電 題：科普：“鵲橋”中繼星靠什么幫“嫦娥”赴廣寒？

新華社記者白國(guó)龍

經(jīng)過20多天的精確飛行，承擔(dān)嫦娥四號(hào)中繼通信任務(wù)的“鵲橋”中繼星不畏宇宙射線、太空碎片的襲擾，跨越40多萬(wàn)公里于6月14日成功抵達(dá)繞地月L2點(diǎn)的Halo軌道，正式進(jìn)入預(yù)定位置。隨后“鵲橋”開始積極“備戰(zhàn)”，為2018年底前到月球背面執(zhí)行探測(cè)任務(wù)的嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器打好前站、掃清障礙，搭建一條連接地球和月球的信息“生命線”。

“這是人類歷史上航天器首次造訪地月L2點(diǎn)Halo軌道，‘鵲橋’的成功就位，不僅為嫦娥四號(hào)任務(wù)的順利開展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，更標(biāo)志著中國(guó)航天人的軌道控制、通信等空間技術(shù)邁入國(guó)際領(lǐng)先行列?！焙教炜萍技瘓F(tuán)五院院長(zhǎng)張洪太說。

“要探‘月背’、中繼先行”，搭建中繼鏈路是實(shí)現(xiàn)月球背面探測(cè)的第一步，也是一個(gè)難關(guān)。20世紀(jì)50年代國(guó)際航天界提出了中繼星Halo軌道的概念，如今，中國(guó)航天人將設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

Halo軌道又叫“暈軌道”，取日暈和月暈之意，軌道形狀是非共面的三維非規(guī)則曲線，而“暈軌道”控制的難度和復(fù)雜程度“確實(shí)挺讓人頭暈”。

航天科技集團(tuán)五院502所技術(shù)人員形象地說，“鵲橋”在這個(gè)軌道上運(yùn)行就像調(diào)皮的孩子，只要一段時(shí)間不關(guān)注就會(huì)“離家出走”，甚至不知所蹤。為了完成嫦娥四號(hào)探測(cè)器與地面測(cè)控站之間的數(shù)據(jù)中繼，需要中繼衛(wèi)星時(shí)刻保持高穩(wěn)定、高精度的姿態(tài)和角度，否則就會(huì)影響信息的傳輸，甚至影響嫦娥四號(hào)任務(wù)的完成。

為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜軌道下對(duì)航天器進(jìn)行頻繁姿態(tài)調(diào)整的挑戰(zhàn)，保證在壽命期內(nèi)從容面對(duì)突發(fā)事件、減少地面人員的操作負(fù)荷，專家們把提升航天器自主控制的智能化水平、精準(zhǔn)化程度放在首位，在軌道控制策略上設(shè)計(jì)了速度增量關(guān)機(jī)和時(shí)間關(guān)機(jī)兩種模式，對(duì)軌控關(guān)機(jī)前的發(fā)動(dòng)機(jī)脈寬進(jìn)行了精確設(shè)計(jì)。此外，他們專門為“鵲橋”量身定制了具有高智能化水平、全天候、全天時(shí)、全空域運(yùn)行能力的光纖陀螺慣性測(cè)量單元，徹底擺脫了之前姿態(tài)敏感器需要借助地球、太陽(yáng)等天體來(lái)定位的束縛。

“這就像在高速奔跑中還要穩(wěn)穩(wěn)地做微雕?！奔夹g(shù)人員對(duì)“鵲橋”軌道控制的精度充滿自信——裝備大量原始創(chuàng)新、系統(tǒng)集成創(chuàng)新的新技術(shù)，“鵲橋”具備在1000m/s高速在軌飛行中，速度控制精度誤差不大于0.02m/s的本領(lǐng)。

建一條穿越40多萬(wàn)公里的“星際空間”、連接地球和月球的通信鏈路，考驗(yàn)的不只是設(shè)計(jì)上科學(xué)合理、更要求工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠。為此，“鵲橋”進(jìn)入預(yù)定位置后便開展中繼通信功能的測(cè)試，進(jìn)一步磨合自身所攜帶的新式裝備，力保在長(zhǎng)達(dá)3年的壽命期間時(shí)刻保持最佳狀態(tài)。

多安全備份遙測(cè)遙控指令設(shè)計(jì)是航天科技集團(tuán)五院西安分院技術(shù)人員針對(duì)“鵲橋”特有工作環(huán)境的創(chuàng)新之舉，這就像通過多重備份給“鵲橋”配了多部“手機(jī)”。地面工作人員可以同時(shí)給這幾部“手機(jī)”打電話，發(fā)出相同的遙測(cè)指令，規(guī)避因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)或其他未知因素造成的信號(hào)中斷、信息傳送不準(zhǔn)確等問題。此外，“鵲橋”裝備的S頻段數(shù)字化深空應(yīng)答機(jī)是我國(guó)首臺(tái)數(shù)字化深空應(yīng)答機(jī)，不僅具有對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)自我修正的功能，而且具有強(qiáng)大的靈敏度和信號(hào)捕獲能力，為航天器穩(wěn)定運(yùn)行再上一道“安全鎖”。

專家表示，“鵲橋”裝備的4.2米口徑的高增益?zhèn)銧顠佄锩嫣炀€，是人類深空探測(cè)任務(wù)史上最大口徑的通信天線，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地、對(duì)月、對(duì)日和對(duì)慣性空間任意目標(biāo)指向與跟蹤的三軸穩(wěn)定控制，將為嫦娥四號(hào)著陸器、巡視器與地面站之間的測(cè)控與數(shù)據(jù)傳輸提供有力支撐。