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“龙江二号”微卫星搭载的沙特相机拍摄的地月照片。 |
探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”中继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点的Halo使命轨道，成为世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。
进入使命轨道意味着什么，“鹊桥”已经取得哪些成果，还将展开哪些后续工作?
要通过四大考验，后续将开展在轨测试
14日上午11时00分，在北京航天飞行控制中心，科技人员发出指令，“鹊桥”中继星建立轨控姿态，星上轨控发动机点火，随后正常关机，变轨过程结束。根据北京航天飞行控制中心实时遥测数据监视判断，“鹊桥”中继星轨道捕获控制正常，进入使命轨道。
探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁表示，“鹊桥”中继星进入使命轨道是一个标志性节点，后续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。
“鹊桥”中继星于2018年5月21日在西昌卫星发射中心发射升空，进入预定地月转移轨道;经过1次中途修正，于5月25日到达近月点并成功实施近月制动后，顺利进入月球至地月L2点的转移轨道。
吴伟仁表示，衡量“鹊桥”中继星任务是否成功，可以归纳为12个字——“展得开”“能到达”“测得准”“耐低温”。“‘展得开’主要指我们设计的4.2米大口径天线能否展开，这个天线是我国第一次研制的大口径天线，采用了很多新技术;第二是‘能到达’，就是看能否到达预定轨道，检验轨道数据是否精准;三是‘测得准’，就是用地球天线对它进行校准，保证地月通信的精度;四是‘耐低温’，因为不久之后中继星就会面临地球遮挡住太阳、太阳翼连续两三个小时无法充电的情况，能否耐得住宇宙低温也是重要考验。”目前，前两项任务都已完成，进入使命轨道后，科研人员将进行一系列精度测试工作。
嫦娥四号任务是世界首次月球背面软着陆和巡视勘察任务。由于受到月球自身的遮挡，着陆在月球背面的探测器无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。“鹊桥”中继星将成为架设在嫦娥四号着陆器和巡视器与地球间的“通信站”，搭建地月信息联通的“天桥”。
吴伟仁介绍，“鹊桥”中继星的技术亮点全部围绕这一主要任务展开。“中继星主要有三大功能：一是嫦娥四号着陆时，要精准测控着陆器着陆的过程，对其状态进行监控;二是着陆器、巡视器在月球背面工作时，把地面信号、指令传达上去，实现监测测控;三是要把在月球背面探测到的科学数据传递回来。”
地月L2点位于地月连线的延长线上，综合考虑中继星与嫦娥四号着陆器、巡视器的距离稳定性、覆盖率、轨道进入和维持、月球遮挡影响等因素，科研人员经反复研究，最终确定将Halo轨道作为“鹊桥”中继星使命轨道。Halo轨道中文称为“晕轨道”，轨道形状是三维非规则曲线，轨道控制非常复杂。
航天科技集团有限公司第五研究院院长张洪太介绍，为了让中继星时刻保持高稳定、高精度的姿态和角度，五院把提升航天器自主控制的智能化水平、精准化程度放在了首位，对轨控关机前的发动机脉宽进行了精确设计。此外，专门为“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束缚。
国际合作成亮点，中沙首次联合发布月球影像图
国际合作也是此次任务的突出亮点。嫦娥四号任务共搭载4台国际合作载荷，其中由荷兰研制的低频射电探测仪和由沙特研制的月球小型光学成像探测仪在此次“鹊桥”中继星任务中搭载;德国月表中子与辐射剂量探测仪、瑞典中性原子探测仪将搭载在嫦娥四号探测器上。
14日下午，国家航天局与沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齐兹国王科技城在京联合举行沙特月球小型光学成像探测仪的图像联合发布仪式。国家航天局局长张克俭和沙特阿卜杜勒阿齐兹国王科技城主席图尔基亲王共同为月球图像揭幕。
据介绍，沙特阿卜杜勒阿齐兹国王科技城研制的这台光学相机，搭载在随嫦娥四号中继星任务一起发射的由哈尔滨工业大学研制的“龙江二号”微卫星上。目前，沙特相机已随微卫星进入环月轨道。
5月28日，沙特相机首次开机，顺利实现对月观测，成功获取了清晰的月球表面可见光图像，并完成了图像数据的解译处理，技术指标满足双方签署的实施协议要求。发布仪式上，双方一起发布了3张影像图。专家表示，根据中沙的合作协议，双方共享此载荷数据，联合进行成果发布。这是中国与“一带一路”沿线国家在航天领域合作取得的又一成果。
两颗微卫星一同发射，“龙江二号”进入环月轨道
与“鹊桥”中继星一同发射的，还有两颗由哈尔滨工业大学自主研制的月球轨道超长波天文观测微卫星，分别命名为“龙江一号”和“龙江二号”。历经113小时飞行，于5月25日22时成功实施近月制动，“龙江二号”微卫星进入近月点350千米、远月点13700千米的环月轨道。哈工大成为世界上首个将微小型航天器送入月球轨道的高校。
这两颗微卫星单星质量只有47千克，为优先保障有效载荷及推进剂，推进系统、星箭分离结构、天线结构等均采用全新设计，“龙江一号”在地月转移轨道飞行过程中出现控制异常，未进入月球轨道，“龙江二号”顺利进入环月轨道，成为全球首个独立完成地月转移、近月制动、环月飞行的微卫星。
“龙江二号”微卫星搭载了由中国科学院国家空间科学中心研制的低频射电探测仪和由沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齐兹国王科技城研制的月球小型光学成像探测仪(光学相机)等科学载荷。
