“龍江二號”微衛(wèi)星搭載的沙特相機拍攝的地月照片。 　　國家航天局供圖

探月工程嫦娥四號任務(wù)“鵲橋”中繼星成功實施軌道捕獲控制，進入環(huán)繞距月球約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點的Halo使命軌道，成為世界首顆運行在地月L2點Halo軌道的衛(wèi)星。

進入使命軌道意味著什么，“鵲橋”已經(jīng)取得哪些成果，還將展開哪些后續(xù)工作?

要通過四大考驗，后續(xù)將開展在軌測試

14日上午11時00分，在北京航天飛行控制中心，科技人員發(fā)出指令，“鵲橋”中繼星建立軌控姿態(tài)，星上軌控發(fā)動機點火，隨后正常關(guān)機，變軌過程結(jié)束。根據(jù)北京航天飛行控制中心實時遙測數(shù)據(jù)監(jiān)視判斷，“鵲橋”中繼星軌道捕獲控制正常，進入使命軌道。

探月工程總設(shè)計師、中國工程院院士吳偉仁表示，“鵲橋”中繼星進入使命軌道是一個標志性節(jié)點，后續(xù)將在此軌道陸續(xù)開展在軌測試和中繼通信鏈路聯(lián)試，為年底擇機發(fā)射的嫦娥四號月球探測器提供地月中繼測控通信。

“鵲橋”中繼星于2018年5月21日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，進入預定地月轉(zhuǎn)移軌道;經(jīng)過1次中途修正，于5月25日到達近月點并成功實施近月制動后，順利進入月球至地月L2點的轉(zhuǎn)移軌道。

吳偉仁表示，衡量“鵲橋”中繼星任務(wù)是否成功，可以歸納為12個字——“展得開”“能到達”“測得準”“耐低溫”。“‘展得開’主要指我們設(shè)計的4.2米大口徑天線能否展開，這個天線是我國第一次研制的大口徑天線，采用了很多新技術(shù);第二是‘能到達’，就是看能否到達預定軌道，檢驗軌道數(shù)據(jù)是否精準;三是‘測得準’，就是用地球天線對它進行校準，保證地月通信的精度;四是‘耐低溫’，因為不久之后中繼星就會面臨地球遮擋住太陽、太陽翼連續(xù)兩三個小時無法充電的情況，能否耐得住宇宙低溫也是重要考驗。”目前，前兩項任務(wù)都已完成，進入使命軌道后，科研人員將進行一系列精度測試工作。

嫦娥四號任務(wù)是世界首次月球背面軟著陸和巡視勘察任務(wù)。由于受到月球自身的遮擋，著陸在月球背面的探測器無法直接實現(xiàn)與地球的測控通信和數(shù)據(jù)傳輸。“鵲橋”中繼星將成為架設(shè)在嫦娥四號著陸器和巡視器與地球間的“通信站”，搭建地月信息聯(lián)通的“天橋”。

吳偉仁介紹，“鵲橋”中繼星的技術(shù)亮點全部圍繞這一主要任務(wù)展開。“中繼星主要有三大功能：一是嫦娥四號著陸時，要精準測控著陸器著陸的過程，對其狀態(tài)進行監(jiān)控;二是著陸器、巡視器在月球背面工作時，把地面信號、指令傳達上去，實現(xiàn)監(jiān)測測控;三是要把在月球背面探測到的科學數(shù)據(jù)傳遞回來。”

地月L2點位于地月連線的延長線上，綜合考慮中繼星與嫦娥四號著陸器、巡視器的距離穩(wěn)定性、覆蓋率、軌道進入和維持、月球遮擋影響等因素，科研人員經(jīng)反復研究，最終確定將Halo軌道作為“鵲橋”中繼星使命軌道。Halo軌道中文稱為“暈軌道”，軌道形狀是三維非規(guī)則曲線，軌道控制非常復雜。

航天科技集團有限公司第五研究院院長張洪太介紹，為了讓中繼星時刻保持高穩(wěn)定、高精度的姿態(tài)和角度，五院把提升航天器自主控制的智能化水平、精準化程度放在了首位，對軌控關(guān)機前的發(fā)動機脈寬進行了精確設(shè)計。此外，專門為“鵲橋”量身定制了具有高智能化水平、全天候、全天時、全空域運行能力的光纖陀螺慣性測量單元，徹底擺脫了之前姿態(tài)敏感器需要借助地球、太陽等天體來定位的束縛。

國際合作成亮點，中沙首次聯(lián)合發(fā)布月球影像圖

國際合作也是此次任務(wù)的突出亮點。嫦娥四號任務(wù)共搭載4臺國際合作載荷，其中由荷蘭研制的低頻射電探測儀和由沙特研制的月球小型光學成像探測儀在此次“鵲橋”中繼星任務(wù)中搭載;德國月表中子與輻射劑量探測儀、瑞典中性原子探測儀將搭載在嫦娥四號探測器上。

14日下午，國家航天局與沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齊茲國王科技城在京聯(lián)合舉行沙特月球小型光學成像探測儀的圖像聯(lián)合發(fā)布儀式。國家航天局局長張克儉和沙特阿卜杜勒阿齊茲國王科技城主席圖爾基親王共同為月球圖像揭幕。

據(jù)介紹，沙特阿卜杜勒阿齊茲國王科技城研制的這臺光學相機，搭載在隨嫦娥四號中繼星任務(wù)一起發(fā)射的由哈爾濱工業(yè)大學研制的“龍江二號”微衛(wèi)星上。目前，沙特相機已隨微衛(wèi)星進入環(huán)月軌道。

5月28日，沙特相機首次開機，順利實現(xiàn)對月觀測，成功獲取了清晰的月球表面可見光圖像，并完成了圖像數(shù)據(jù)的解譯處理，技術(shù)指標滿足雙方簽署的實施協(xié)議要求。發(fā)布儀式上，雙方一起發(fā)布了3張影像圖。專家表示，根據(jù)中沙的合作協(xié)議，雙方共享此載荷數(shù)據(jù)，聯(lián)合進行成果發(fā)布。這是中國與“一帶一路”沿線國家在航天領(lǐng)域合作取得的又一成果。

兩顆微衛(wèi)星一同發(fā)射，“龍江二號”進入環(huán)月軌道

與“鵲橋”中繼星一同發(fā)射的，還有兩顆由哈爾濱工業(yè)大學自主研制的月球軌道超長波天文觀測微衛(wèi)星，分別命名為“龍江一號”和“龍江二號”。歷經(jīng)113小時飛行，于5月25日22時成功實施近月制動，“龍江二號”微衛(wèi)星進入近月點350千米、遠月點13700千米的環(huán)月軌道。哈工大成為世界上首個將微小型航天器送入月球軌道的高校。

這兩顆微衛(wèi)星單星質(zhì)量只有47千克，為優(yōu)先保障有效載荷及推進劑，推進系統(tǒng)、星箭分離結(jié)構(gòu)、天線結(jié)構(gòu)等均采用全新設(shè)計，“龍江一號”在地月轉(zhuǎn)移軌道飛行過程中出現(xiàn)控制異常，未進入月球軌道，“龍江二號”順利進入環(huán)月軌道，成為全球首個獨立完成地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行的微衛(wèi)星。

“龍江二號”微衛(wèi)星搭載了由中國科學院國家空間科學中心研制的低頻射電探測儀和由沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齊茲國王科技城研制的月球小型光學成像探測儀(光學相機)等科學載荷。