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經過20多天的精確飛行,承擔嫦娥四號中繼通信任務的“鵲橋”中繼星不畏宇宙射線、太空碎片的襲擾,跨越40多萬公裏於6月14日成功抵達繞地月L2點的Halo軌道,正式進入預定位置。隨後“鵲橋”開始積極“備戰”,為2018年底前到月球背麵執行探測任務的嫦娥四號月球探測器打好前站、掃清障礙,搭建一條連接地球和月球的信息“生命線”。 “這是人類曆史上航天器首次造訪地月L2點Halo軌道,‘鵲橋’的成功就位,不僅為嫦娥四號任務的順利開展奠定了堅實基礎,更標誌著中國航天人的軌道控製、通信等空間技術邁入國際領先行列。”航天科技集團五院院長張洪太說。
“要探‘月背’、中繼先行”,搭建中繼鏈路是實現月球背麵探測的第一步,也是一個難關。20世紀50年代國際航天界提出了中繼星Halo軌道的概念,如今,中國航天人將設想變為現實。
Halo軌道又叫“暈軌道”,取日暈和月暈之意,軌道形狀是非共麵的三維非規則曲線,而“暈軌道”控製的難度和複雜程度“確實挺讓人頭暈”。
航天科技集團五院502所技術人員形象地說,“鵲橋”在這個軌道上運行就像調皮的孩子,隻要一段時間不關注就會“離家出走”,甚至不知所蹤。為了完成嫦娥四號探測器與地麵測控站之間的數據中繼,需要中繼衛星時刻保持高穩定、高精度的姿態和角度,否則就會影響信息的傳輸,甚至影響嫦娥四號任務的完成。
為了應對複雜軌道下對航天器進行頻繁姿態調整的挑戰,保證在壽命期內從容麵對突發事件、減少地麵人員的操作負荷,專家們把提升航天器自主控製的智能化水平、精(jing)準(zhun)化(hua)程(cheng)度(du)放(fang)在(zai)首(shou)位(wei),在(zai)軌(gui)道(dao)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)上(shang)設(she)計(ji)了(le)速(su)度(du)增(zeng)量(liang)關(guan)機(ji)和(he)時(shi)間(jian)關(guan)機(ji)兩(liang)種(zhong)模(mo)式(shi),對(dui)軌(gui)控(kong)關(guan)機(ji)前(qian)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)脈(mai)寬(kuan)進(jin)行(xing)了(le)精(jing)確(que)設(she)計(ji)。此(ci)外(wai),他(ta)們(men)專(zhuan)門(men)為(wei)“鵲橋”量身定製了具有高智能化水平、全天候、全天時、全空域運行能力的光纖陀螺慣性測量單元,徹底擺脫了之前姿態敏感器需要借助地球、太陽等天體來定位的束縛。
“這就像在高速奔跑中還要穩穩地做微雕。”技術人員對“鵲橋”軌道控製的精度充滿自信——裝備大量原始創新、係統集成創新的新技術,“鵲橋”具備在1000m/s高速在軌飛行中,速度控製精度誤差不大於0.02m/s的本領。
建一條穿越40多萬公裏的“星際空間”、連接地球和月球的通信鏈路,考驗的不隻是設計上科學合理、更要求工作狀態穩定可靠。為此,“鵲橋”進入預定位置後便開展中繼通信功能的測試,進一步磨合自身所攜帶的新式裝備,力保在長達3年的壽命期間時刻保持最佳狀態。
多安全備份遙測遙控指令設計是航天科技集團五院西安分院技術人員針對“鵲橋”特有工作環境的創新之舉,這就像通過多重備份給“鵲橋”配了多部“手機”。地麵工作人員可以同時給這幾部“手機”打電話,發出相同的遙測指令,規避因為距離遠或其他未知因素造成的信號中斷、信息傳送不準確等問題。此外,“鵲橋”裝備的S頻pin段duan數shu字zi化hua深shen空kong應ying答da機ji是shi我wo國guo首shou台tai數shu字zi化hua深shen空kong應ying答da機ji,不bu僅jin具ju有you對dui錯cuo誤wu數shu據ju自zi我wo修xiu正zheng的de功gong能neng,而er且qie具ju有you強qiang大da的de靈ling敏min度du和he信xin號hao捕bu獲huo能neng力li,為wei航hang天tian器qi穩wen定ding運yun行xing再zai上shang一yi道dao“安全鎖”。
專家表示,“鵲橋”裝備的4.2米口徑的高增益傘狀拋物麵天線,是人類深空探測任務史上最大口徑的通信天線,可以實現對地、對月、對日和對慣性空間任意目標指向與跟蹤的三軸穩定控製,將為嫦娥四號著陸器、巡視器與地麵站之間的測控與數據傳輸提供有力支撐。
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