鹊桥号成功发射 中国将让月球背面首次与人类建立联系

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2018-05-21 00:18:13

在过去60年内,人类已发射过上百个月球探测器,其中包括65个月球着陆器,但仅有非载人的环绕月球轨道器和载人的阿波罗看到过月球背面。嫦娥四号任务中继星“鹊桥”号成功发射升空,成为人类历史上首个月球信号中继卫星,具重大科学工程意义,中国亦将因此让月球背面首次与人类建立联系。

北京时间5月21日5时28分,中国在西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭将嫦娥四号任务中继星“鹊桥”号发射升空。卫星由火箭送入近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道,“鹊桥”号将是全球首颗运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星,人类历史上首个月球信号中继卫星。

北京时间5月21日,中国嫦娥四号任务中继星“鹊桥”号成功发射升空(图源:新华社)

2016年底,中国空间技术研究院公布月球中继星真实面目。不同于大型天链系列卫星,作为CAST100平台的小卫星,该中继星设计寿命5年,仅重425千克,能实现自动调姿和变轨,携带一面直径4.2米的大天线,能与地面进行2M高速通信,与嫦娥四号着陆器和巡视器的通信速度将能达到100k以上。在2018年4月24日中国航天日,该中继卫星被命名为“鹊桥”号

今年年底,中国将要实施嫦娥四号探月任务。受月球自转和公转周期相同影响,身处地球的人类基本只能看到月球的“正面”,仅在月球的天秤动效应下能看到月球“背面”一小部分,积累下来的极限也只是18%。

而嫦娥四号的着陆器和玉兔号月球车,即要在人类看不见的月球背面着陆。由中国航天科技集团有限公司抓总研制的“鹊桥”号中继星的成功发射升空,即是为年底“嫦娥四号”到了月球背面之后,不与人类失去联系事先架好鹊桥,在地面和月球背面之间提供通信服务

在2018年底,嫦娥四号抵达月球背面时“鹊桥”号将会执行任务的指令发送、信号中继、数据下载等功能,成为链接地球与月球联系的“鹊桥”。

1969年7月20日,美国人阿姆斯特朗登上月球,成为第一个登上月球的宇航员(图源:Getty)

在过去60年内,人类已发射过上百个月球探测器,其中包括65个月球着陆器,但仅有非载人的环绕月球轨道器和载人的阿波罗看到过月球背面。资料显示,历史上苏联月球2号探测器于1959年首次拍到月球背面照片;1968年,美国阿波罗8号飞船第一次带着人类目睹月球背面;目前人类对于月球背面最详细的信息,是来自于2009年入轨的美国月球勘测轨道飞行器(LRO)。

放眼全球目前尚无任何一个月球着陆器能实现月球背面的着陆,月球背面始终是着陆和巡视探测的空白区

千百年来,人类一直在探索神秘宇宙的奥秘(图源:VCG)

亦因于此,人类关于月球背面各种猜测迭出,外星人基地、纳粹残余、月球人家园等各种演绎广泛出现在各类科幻作品中。美国国家研究理事会为重返月球的“星座计划”曾提出过35个科学目标,通过探测月球背面太阳系已知的最大最深最古老的撞击坑——南极-艾特肯盆地(SPA),这些目标几乎就能完全实现。在美国《2013-2022年行星科学十年调研》报告中,SPA盆地取样也是重要目标之一。

随着深空探测的发展,为克服地基测控网络的不足,实现卫星与地面站之间的数据通信,应用中继卫星技术应运而生。信号中继卫星功能即是接收、加工、转发其他卫星的信息,作为“卫星的卫星”,全球拥有信号中继卫星技术的国家/地区仅有美国、俄罗斯、欧洲、中国、日本,而处在完整工作状态下的中继卫星通讯系统中,仅有美国和中国能够实现全球覆盖。

在1960年代NASA筹备阿波罗登月项目时,已有为探测月球背面发射信号中继星的提议,但终未能立项。作为数据中转站,中国的“鹊桥”号届时能够实时将在月球背面着陆的嫦娥四号探测器发出的科学数据第一时间传回地球,具有重大科学、工程意义,也是人类探索太空的又一次重大尝试

除了提供通信服务,“鹊桥”号中继星还携带了中山大学研制的激光反射器,以验证中国的超远距离激光测距技术,为未来在空间探测引力波的中国首个空间引力波探测计划——“天琴计划”做先导性研究工作。2018年1月27日,中国实现了地月距离激光测距,而“鹊桥”中继星将把测距距离进一步增加约8万千米,据悉,月球距离地球最远状态是40万千米。

基于“鹊桥”号位于月球轨道以外,远离地球电离层,并能阻挡来自地面的大量干扰信号,可为低频射电提供绝佳观测环境,在通信中继、测距使命之外,“鹊桥”号还携带了荷兰-中国低频探测器(NCLE),以期探测到来自于早期宇宙的低频射电辐射。公开报道显示,NCLE将展开不同的天文观测试验,包括绘制全天射电图用于研究银河系,检测太阳风暴和来自行星的射电脉冲,最终将尝试探测大爆炸后宇宙中出现的第一束光。

当下,成功发射的“鹊桥”号中继星正在前往月球背面途中,对于它将在地球和月球背面之间首次架起通信链路,人类充满着期待;而在不久之后,今年年底中国的“嫦娥四号”将启程前往月球,成为人类历史上第一个踏足月球背面的探测器,更是吸引了世界目光的关注。

撰写:刘言

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