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为了给“鹊桥”延寿，我们操作“兔二”在原地作业了2个月『玉兔二号驾驶日记』（32）
今天是太空与您相伴的【第1616期 】
星点点，月团团，无论是阖家团圆共赏秋月，还是孤影一人对月思乡，每每大家在抬头看夜空时，是否会想起带我们首次领略月球背面的玉兔二号，是否会思考当月圆之时它在干什么呢？
这个问题来自地面的驾驶员们可以回答：“玉兔此时正在睡觉，每一次满月都是玉兔二号休眠的阶段，因为此时正是月背的月夜期间，玉兔需要休眠来避免极低的温度对车体和随身携带的科学载荷造成伤害。”原地休息的玉兔二号其实已经有2个月没有移动了，所为何事，还要从“鹊桥”说起。
月背作为人类通信禁区，2019年以前从未有人类航天器涉足，直到玉兔二号月球车迈出了登陆月背的第一步，拉开了探索月背的精彩征程……
而打破通信障碍、架起唯一通道的，便是“鹊桥”中继星。
“鹊桥”中继星从2018年5月21日发射后部署于地月L2点，为玉兔二号的月背征途保驾护航，已经完成了四年的在轨通信服务，早已迈入了超寿命服役的队列。在确保玉兔二号月背巡视安全的同时，驾驶员们还倾尽心力研究如何延长“鹊桥”的寿命，为玉兔的月背工作提供可靠的通信保障。这其中，所有深空航天器的“阿喀琉斯之踵”——推进剂的使用方法，成为驾驶员们研究的重中之重。
“鹊桥”中继星所在的Halo轨道是一个不稳定轨道，在这里长期飞行会发生轨道逐步扩散，因此为保持轨道构型需要定期进行维持控制，在轨四年来已经实施了超过150次轨道维持。每次轨道维持消耗的推进剂虽然少，但日积月累却造成了不可小觑的消耗。而且随着在轨服役时间的延长，几个推力器的性能出现了不同程度的下降，加之高压气体压力的降低及传感器精度限制，在此情况下剩余和消耗推进剂的精准计算是公认的世界性难题。
而深空航天器的推进剂又是无法补充的，那么如何在现有情况下实现科学节流，成为驾驶员们研究的重要课题。
北京航天飞行控制中心的驾驶员们发现，中继星在动量轮饱和后会进行喷气卸载，从而造成现有轨道的非预期扰动，该扰动大部分情况下会加剧轨道的发散，但极个别时候反而能够减缓轨道的发散，结果的不同取决于卸载喷气时姿态的不同。
如果能够在卸载喷气前将姿态调整到有利于轨道收敛的方向，那么就可以通过动量轮卸载减小轨道维持时所需的控制增量，大大延长维持的周期，将推进剂的消耗降低至原先的几分之一。驾驶员们已经在前期实施了这个策略，取得了相当可观的收益。
最近经过对在轨四年数据的进一步分析，驾驶员们发现受光压等因素影响，“鹊桥”在不同的姿态下角动量的累积速度存在一定规律，如果能够摸索出规律并为我所用，合理切换“鹊桥”的姿态，一定条件下甚至可能利用动量轮喷气卸载来维持轨道构型，实现长时间的无轨控运行，大大降低推进剂的消耗。因此，从第44月昼开始，驾驶员们决定让玉兔二号保持原地不动，验证“鹊桥”不同姿态下角动量累积规律。
经过近2个月昼的测试，驾驶员们终于掌握了相关规律，设计出了一套能够兼顾玉兔月昼工作的“鹊桥”角动量管理模式，明确了角动量管理模式下各类姿态的切换原则和预期收益。“鹊桥”在轨寿命得到了大大延续，玉兔二号又可以再次启程，去探索月背更多未知领域。
西南方向的碎石堆成为了玉兔探险旅程重启后的第一站。随着向碎石坑的靠近，沿途的坑洼和碎石也逐渐多了起来。在第46月昼上午，玉兔二号目标前路的西北方向出现了过曝的现象，出于安全考虑，驾驶员们谨慎地控制着玉兔小步折线前行，绕过了星罗棋布的坑洼地带。
月昼下午驾驶员们得到消息，有一个深空测控站将要进行长时间的退网维护，造成下月昼唤醒时的可用测控弧段减少，意味着本月昼玉兔二号的休眠姿态滚动角控制裕度仅有2度，这给驾驶员们带来了极大的挑战。大家精心挑选休眠地点，反复演算规划前往碎石堆的行进路线，在月昼下午大胆设计了2步接近10米的休眠之路。当滚动角显示为-0.2度时，驾驶员们高超的“车技”再次被验证，玉兔二号姿态完美地落在了预期的设计区间内。
随后，驾驶员们控制着玉兔二号对10米开外的碎石堆进行了彩色成像，最终窥得了碎石堆的近景全貌。在强烈的阳光下，诸多碎石闪烁着彩色的光芒，如钻石般散落在一个高耸的平台上，平台的对侧似乎有一个深邃的巨坑，这般“天女散花”的旖旎之景不断吸引着驾驶员们，期待下一个月昼对它的探索，也期待更多未知的月背征途……
来源 | 我们的太空（ID：ourspace0424）
作者 | 韩绍金、李柯、宋星光
编辑 | 曹庆玲
校对 | 刘鑫蕊
邮箱 | ourspace0424@163.com