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2018-06-02

5月21日5时28分,我国在西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将探月工程嫦娥四号任务“鹊桥”号中继星发射升空。

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随后的几天里,“鹊桥”号中继星将飞行到月球背面上空的地月引力平衡点L2点,并在那里稳定地运行。

这是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点(简称地月L2点)的通信卫星,将为2018年底择机实施的嫦娥四号月球背面软着陆探测任务提供地月间的中继通信。



嫦娥四号中继星“鹊桥”的飞天之旅


火箭起飞



星箭分离



“喜鹊开屏”



奔向月球



运行于Halo轨道



开展通信中继和科学技术试验



支持着陆器/巡视器组合体

在着陆时与地面建立上下行通信链路




支持着陆器、巡视器在月球背面开展科学探测




为什么发射嫦娥四号之前要先架设“鹊桥”?


月球是地球唯一的天然卫星,陪伴地球已经超过45亿年。它对地球地轴指向、自转稳定、周期潮汐、夜晚照明等有着巨大意义。可以说,离开了月球,地球根本不会是今天这种光景。


由于地球强大引力的影响,月球也付出了很大代价:地球将月球的自转周期减慢(与围绕地球公转周期完全一样),也就是潮汐锁定。


在这种效应下,身处地球的人类基本永远只看到月球的“正面”,只能在特定条件下看到月球“背面”一小部分,总体来看,人类无法看全月球背面的。

人类在地球上永远只能看到的月球正面(左)和看不全的背面(右)(图片来源于NASA)


嫦娥四号月球探测器是嫦娥三号的备份星,计划将登陆月球背对地球一面的南极附近的艾特肯盆地。


由于月球被地球潮汐锁定,它只能永远以同一面朝向地球。这就意味着,在月球背面登陆的嫦娥四号与地球上的测控中心不仅相隔遥远的地月距离,而且还要隔着月球球体进行通信联系。但通信信号无法穿透月球抵达其背面,这就需要中继卫星的帮助来实现数据传输,完成地面测控任务。


这是“嫦娥”此次发射奔月之前先发射“鹊桥”卫星的原因。



信号中继卫星,是什么?


信号中继卫星,它们的功能就是接收、加工、转发其他卫星的信息,换句话说:“卫星的卫星”。拥有这个技术的国家/地区有美国、俄罗斯、欧洲、中国、日本,但目前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。


例如,2003年,中国航天第一人杨利伟进入太空,彼时他只能在飞到中国附近卫星测控站时才能与地球联系,一次通话大概5分钟就必须结束。

王亚平授课是通过天链一号系统(图片改编自中新网)


而到了2013年,神舟十号上,王亚平就已能在太空中实现51分钟的太空授课,期间飞船绕了地球大半圈。到了神舟十一号时,景海鹏和陈冬已能看地面电视直播了。


他们依赖的就是我国覆盖全球的四颗信号中继卫星——天链一号。



“鹊桥”中继卫星工作原理,了解一下?


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超级工程V科普团队 中国科普博览


2018年底,嫦娥四号将按计划抵达月球背面。那时,这个鹊桥“天眼”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的“鹊桥”。


中国制造,既是照亮月球背面的“天眼”,又是链接地球月球的“鹊桥”,预祝嫦娥四号任务一切顺利!



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