背面登月,一段伟大的旅程即将启航!

5月21日5时28分,西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭成功发射了一颗卫星。这颗卫星拥有一个极具中国特色,同时又美丽而富有诗意的名字--鹊桥!

自四十多年前美国人成功登月后,月亮的背面,一直是人类翘首向往的远方。如今这次旅行即将开始,而首次完成这段史诗般伟大旅程的将是中国。

从人类诞生以来,我们看到的月亮始终是她的正面,就像我们在屏幕上看到的新闻联播女主持人,无论她多么美丽,我们都只能看见她的正面,却仅能想象她婀娜的背影。“鹊桥”的成功发射,将在我们与月亮令人遐想的背影间,搭起一座真正的鹊桥。

由于月球自转和围绕地球公转的周期几乎相同,因此,月球有一面始终背对着地球,在不具备相应技术手段以前,即便我们往月球背面成功发射了探测器,也无法与地球建立通信,实现地月数据传输,因为信号将受到月球本身的阻挡。这也是美国宇航员1969年就实现成功登月,人类却直到今天才着手实施首次对月球背面登陆的真正原因。

既然地球和月球背面之间无法直接通信,那最简单的解决办法就是在地球和月球背面之间放置一颗信号中继卫星,负责地球和月球背面之间的信号中转。这个办法说起来简单,真正实施起来,却比我们的想象要复杂的多!

地球-鹊桥-嫦娥之间的通讯原理图


适宜这颗卫星运行的轨道有两条,分别是地月系统两个拉格朗日点附近的晕轨道,中国选中的是红色轨道,卫星将进入拉格朗日L2点,这个点是卫星相对于地球和月球都相对静止的一个点,只有在这个点上,卫星才能实现其通信中继的功能,成为地球和月球背面之间的稳定通信桥梁。

鹊桥的运行轨道和L2点位置


为了让“鹊桥”卫星进入拉格朗日L2点,运载火箭首先要将“鹊桥”直接送入近地点高度200公里,远地点高度40万公里的预定地月转移轨道。当卫星太阳翼和中继通信天线正常展开后,“鹊桥”将经过中途修正、近月制动、再借助月球引力,进入月球至地球拉格朗日L2点的转移轨道,通过三次捕获控制和修正,最终进入环绕地月拉格朗日L2点的使命轨道。这一过程,需要一系列极其高超的航天测控技术,人类四十多年的等待,就是为了等待这些技术的开发和成熟,如今终于到了瓜熟蒂落那一天了,而这激动人心的旅行将由中国人来完成!

肩负本次月球背面登陆任务的嫦娥四号,并不是全新开发的,它原本是嫦娥三号的备份机,由于嫦娥三号超额完成了任务,才使嫦娥四号有机会被赋予人类历史上第一次从月球背面登陆的伟大使命,这也再次证明了中国航天工程的高效率和低成本。

本月5日,负责“鹊桥”海上测控任务的远望6号已经出发,由此拉开了这次伟大旅程的序幕,今天随着“鹊桥”的升空,最壮美的风景即将映入我们的眼帘。

“鹊桥”已经展开,嫦娥的飞天还会远吗?让我们一起拭目以待吧!

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