我是嫦娥四号,嫦娥三号的妹妹,人称“四妹”。
12月8日凌晨,我乘坐长征三号乙运载火箭,穿过地球大气层奔向月球,开启了人类首次月球背面软着陆巡视探测之旅。
6个多月前,一位专一的“男士”已经跨越几十万公里的路程,在深空中心心念念地等待着我,这便是我的“情郎”,由我的出生地航天科技集团五院抓总研制的嫦娥四号中继星——“鹊桥”。
命中注定的那颗星
在深空探测任务中,难度最大的可能就是“通信问题”了。
按照我的“师父”、航天科技集团五院嫦娥四号中继星总设计师张立华的说法,如何确保远距离数据通信链路的可靠建立,实现航天器和地面的实时通信联络,是世界各国都在致力解决的深空探测关键核心技术。而月球背面的通信问题,一直是困扰人类登陆月球背面的难题。
因此,我要到月球背面“安家落户”,遇到的第一个“障碍”,就是我和地球相隔遥远的地月距离,以及通信信号无法穿透的月球球体。
五院的航天师父们说,实现数据中继的方法不止一个。
比如,可以发射很多颗中继通信卫星,他们绕着月球转,保证始终至少有一颗卫星,绕到我落在月球背面的通信范围内,把信号传到地球。
这一方法虽然可行,但由于需要研制发射多颗通信卫星,成本比较高。
还有一个同样有效但可降低成本的方案,就是用一颗数据中继卫星来帮忙,实现身处月球的我与地球之间的实时通信。
我国已经有了几颗中继星,为什么不能“就汤下面”,还要再单独发射一颗中继卫星?航天师父们给出这样一个解释:现有的中继卫星基本都运行在地球同步轨道上,够不到月球背面——他们只能为在近地空间运行的航天器提供中继服务,而无法实现地球与月球背面之间的通信联系。
发射一颗新型的中继卫星成为最终的选择——把他放在一个不被月球遮挡的适当位置,来实现我与地球之间的数据传输,这才成就了如今所谓“架鹊桥,等嫦娥”的佳话。
Halo轨道的约定
我将要实施软着陆以及巡视勘测的位置,是在月球背面靠近南极的一个叫冯·卡门撞击坑的地方。
五院的航天师父们决定把“鹊桥”架在“地月系统拉格朗日L2点”上,这个位置处于地球和月球两点连线的延长线上,且在较小的天体也就是月球一侧。在这里,“鹊桥”可以同时和地球、月球背面进行信息和数据交换,完成“中继”任务。
当然,如果中继星“守”在地月拉格朗日L2点“一动不动”,受月球的遮挡,仍然“看不见”地球。为此,航天师父们给中继星设计了一个“Z向”振幅约1.3万千米、绕地月拉格朗日L2点的Halo轨道。
用航天师父张立华的话说:“鹊桥”在这一轨道上做拟周期运动,既能“看见”地球,又能“看见”月球背面,通过定期轨道控制来保持轨道的稳定性,实现对我的中继通信覆盖。
终于等到你
5月21日——一个象征良缘的日子,肩负这一重任的“鹊桥”从西昌卫星发射中心奔向太空。6月14日,“鹊桥”中继卫星进入环绕距月球约6.5万千米的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道,成为世界首颗运行在地月拉格朗日L2点Halo轨道的卫星,在此轨道陆续开展在轨测试和中继通信链路联试后,等待我的到来。
等待,并不漫长,却很艰辛。
按照师父张立华的说法,“鹊桥”中继星在浩瀚的太空中将经历一段没有光照的日子,那时,阴影区的温度将达零下200摄氏度左右,最冷的地方将降至零下230摄氏度。在这般“冰窖”似的环境里,“鹊桥”全身面临随时被“冻僵”的风险。
航天师父们除了使用特殊材料外,还进行了大量极端环境下的试验,好让“鹊桥”不被“冻坏”。
据说,为了迎接我的到来,今年11月9日到11月23日,五院的航天师父们又对“鹊桥”中继星进行了一次在轨的“体检”。结果显示,“ ‘鹊桥’非常健康!”
我迫不及待想要见到“鹊桥”,并在他的引导下,安全着陆在月球背面,首开人类探测器在月球背面软着陆巡视探测的先河。
现在,“鹊桥”正在使命轨道上继续“遨游”。而我,已经出发。
中国青年报·中青在线记者 邱晨辉