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静待“嫦娥” 人类航天器首次造访地月L2点Halo轨道

  本报采访人员 付毅飞

  

  地月合影影像由嫦娥四号任务龙江二号微卫星搭载的沙特相机拍摄,成像时间为北京时2018年6月8日13时29分,卫星轨道高度约728.1km,星下点月面位置为西经1491,北纬2228。成像时相机指向地心,拍摄到的月面影像位于月球背面北半球彼得罗帕夫洛夫斯基M环形坑(Crater Petropavlovskiy M)附近。从拍摄到的地球图像上可以清晰地分辨出波斯湾、红海、地中海和阿拉伯半岛等区域。国家航天局供图

  据国防科工局消息,6月14日11时06分,探月工程嫦娥四号任务鹊桥中继卫星成功实施轨道捕获控制,进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点Halo使命轨道。它将在此轨道陆续开展在轨测试和中继通信链路联试,为年底择机发射的嫦娥四号月球探测器提供地月中继测控通信。

  这是人类历史上航天器首次造访地月L2点Halo轨道。中国航天科技集团五院院长张洪太表示,鹊桥的成功就位,不仅为嫦娥四号任务顺利开展奠定了坚实基础,也标志着中国航天轨道控制、通信等空间技术迈入国际领先行列。

  搭建中继链路是实现月背探测的第一步,也是要解决的重要难题之一。上世纪50年代,国际航天界提出了中继星Halo轨道方案;如今,中国航天人将设想变为了现实。

  Halo轨道又称晕轨道,取日晕和月晕之意。不过其轨道形状是非共面的三维非规则曲线,轨道控制的难度和复杂程度更是让人头晕目眩。技术人员说,航天器在这个轨道上运行就像调皮的孩子,一不留神就会离家出走,时间稍长就可能不知所踪。而鹊桥需要时刻保持高稳定、高精度的姿态和角度,否则会影响信息传输。

  技术人员介绍,应对复杂轨道下对航天器进行频繁姿态调整的要求,保证在长达3年的卫星寿命期内从容面对突发事件、减少地面人员的操作负荷,五院把提升鹊桥的自主控制智能化水平、精准化程度放在了首位,在轨道控制策略上设计了速度增量关机和时间关机两种模式,对轨控关机前的发动机脉宽进行了精确设计。同时为鹊桥量身定制了具有高智能化水平、全天候、全天时、全空域运行能力的光纤陀螺惯性测量单元,彻底摆脱了之前姿态敏感器需要借助地球、太阳等天体来定位的约束。

  大量新技术的应用,让鹊桥具备在以每秒1公里的速度飞行时,误差小于每秒0.02米的速度控制精度。其超强的自主控制能力,能让地面实施轨道控制的周期延长至7天左右一次。这都为卫星长期稳定运行奠定了基础。

  为确保通信链路稳定可靠,鹊桥将全面开展中继通信功能的测试,进一步磨合自身携带的各种新式武器。

  多安全备份遥测遥控指令设计,是五院技术人员针对鹊桥特有工作环境的首创之举。此举通过多重备份方式,如同为鹊桥准备了多部手机,以避免因各种因素造成的信号中断、信息传送不准确等问题。

  鹊桥装备了我国首台数字化深空应答机。该设备对错误数据有自我修正的功能,灵敏度、信号捕获能力也极为强大。

  此外,鹊桥装备的4.2米口径的高增益伞状抛物面天线,是人类深空探测任务史上最大口径的通信天线。其采用整星零动量控制方式,可以实现对地、对月、对日和对惯性空间任意目标指向与跟踪的三轴稳定控制,为着陆器、巡视器与地面站之间的测控与数据传输提供了有力支撑。

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