嫦六月背取“宝”记 鹊桥二号本领强,月背通信有保障
来源:国家国防科工局网站     时间:2024/6/4 18:09:53     点击数:1674     [打印 ]

今年的5月30日是第八个“全国科技工作者日”。八年前,习近平总书记在“科技三会”上发表重要讲话,发出向世界科技强国进军的号召。多年来,五院始终坚持技术立院,矢志高水平科技自立自强,科技创新蹄疾步稳,取得明显成效。五院抓总研制的鹊桥二号中继星水平更高、服务更优、性能更强大,充分体现了五院科技工作者创新报国、引领发展的使命担当。在第八个“全国科技工作者日”前夕,让我们一起关注鹊桥二号中继星的创新突破。

近日,嫦娥六号探测器正在按计划开展各项工作。先期于4月2日按计划进入环月大椭圆使命轨道的鹊桥二号中继星,作为“奔月先行者”也正在为嫦娥六号的各项工作全面服务,并在嫦娥六号近月制动过程中展示了太空“动中通”的超强本领。

都说鹊桥二号中继星是探月四期工程的“总开关”,不仅嫦娥六号探测器完成各项任务需要它随时在线,后续探月四期任务都少不了它的一臂之力。不过,究竟是什么能让鹊桥二号中继星自信满满担当“总开关”的重任,它又是如何为嫦娥六号及探月四期后续任务服务的呢?让我们来看看它的超强本领吧。


嫦娥六号任务是人类首次月背采样返回任务,难度不言而喻。为确保任务圆满成功,鹊桥二号中继星在先期到达环月轨道的一个半月里坚持“苦练内功”,在顺利进入24小时周期的环月大椭圆使命轨道后,便马不停蹄地开始了各项测试工作。毕竟只有通过各种试验证明自己在最佳状态,才能肩负起艰巨的使命,为嫦娥六号任务保驾护航。

鹊桥二号中继星首先和正在月球背面开展探测任务的嫦娥四号完成了对通测试,证明了在鹊桥中继星退役,自己可以立刻接棒为嫦娥四号继续服务。随后,鹊桥二号中继星又与嫦娥六号探测器(地面状态)开展了对通测试,这个“地面状态”是与嫦娥六号技术状态一致的一套初样设备,与它调通后就证明鹊桥二号中继星能够与嫦娥六号正常开展通信了。这两项关键试验做完后,鹊桥二号中继星又进行了中继通信天线指向标定测试,确认天线指向精度满足要求。为了进一步确保为嫦娥六号任务服务,鹊桥二号中继星还进行了一次完全模拟嫦娥六号任务月面工作前后的全流程演练,有效保障其在轨运行全阶段各类重要数据信号的传送及其他重要功能的实现。

完成了这些工作后,鹊桥二号中继星终于可以自信地宣告:“我已就位,状态良好,嫦娥六号可以按计划出发!”

鹊桥二号中继星首次使用了环月大椭圆冻结轨道。五院设计团队经过周密的分析,在十分复杂的引力作用条件下,巧妙地找到一个平衡,可以让鹊桥二号中继星始终在这条轨道上稳定运行,不需要进行轨道维持控制,仿佛“冻结”在轨道上一样。运行轨道免维护,这可不一般!要知道,卫星发射时携带上天的推进剂非常宝贵,轨道免维护可以大大节省推进剂的消耗,让鹊桥二号中继星具有了“长寿”的条件。

除此以外,尽管嫦娥六号任务的着陆区域不是月球南极区域,但是考虑到后续探月任务,鹊桥二号中继星在轨道设计上把远月点选择在月球南极地区上空。不过,通过精心的调相控制,鹊桥二号中继星在嫦娥六号探测器着陆月球取样的两天时间内,每天可以提供20小时以上的中继通信保障服务。

传输能力上台阶,通信速率“快到飞起”

在周期约24小时的使命轨道上,鹊桥二号中继星在远月点距离月面的最远距离大约为1.6万公里,而鹊桥中继星的距离最远达到了9万公里。相比之下,在天线口径不变的情况下,通信距离的缩短让鹊桥二号中继星提高通信速率具有了先天的优势。

在本次任务中,鹊桥二号中继星实现了把同时接收探测器的数据传输通道从鹊桥中继星的2路提高到了10路,在大幅增加传输通道的基础上又大幅提升了通信速率,前向链路(从中继星到月面探测器)和返向链路(从月面探测器到中继星)的最高码速率均比鹊桥中继星提高了近10倍。为了满足科学载荷的大数据量传输需求,五院设计团队将鹊桥二号中继星对地数据传输链路的最高码速率提高了近百倍,实现通信速率“快到飞起”。 

鹊桥中继星是为嫦娥四号任务量身定做的,简单纯粹。而鹊桥二号中继星要为嫦娥四号、六号及后续多个任务服务,没有强大的本领怎能堪此大任!

为了服务众多探测器,鹊桥二号中继星用于接收月面探测器数据的返向中继链路不仅要适应不同的调制方式,还要支持多达17种码速率,并能够根据需要自由切换,需求再多样,都能游刃有余。担心这也不够?没关系!鹊桥二号中继星还有强大的扩展能力,星上用于中继通信的软件大部分都可以上注修改,通过软件“升级”实现在轨重构,软件“现用现编”,有了这样的“高配”模式,就不愁有适应不了的任务。

鹊桥二号中继星具有超强的中继通信能力这只是基本的看家本领,在后续探月四期任务间还会有任务的“空窗期”,你以为这时的鹊桥二号中继星就“放假”了吗?当然不会!届时,鹊桥二号中继星就会摇身变成为一颗“科学与技术试验卫星”。它携带了月球轨道VLBI试验系统、阵列中性原子成像仪和极紫外相机等科学载荷,用于完成科学探测任务,力争取得一些开创性的科学成果。同时鹊桥二号中继星还将对Ka频段测控、新型网络协议等新技术开展验证,为未来月球通信导航系统的发展奠定基础。


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