經(jīng)過20多天的精確飛行，承擔(dān)嫦娥四號中繼通信任務(wù)的“鵲橋”中繼星不畏宇宙射線、太空碎片的襲擾，跨越40多萬公里于6月14日成功抵達繞地月L2點的Halo軌道，正式進入預(yù)定位置。隨后“鵲橋”開始積極“備戰(zhàn)”，為2018年底前到月球背面執(zhí)行探測任務(wù)的嫦娥四號月球探測器打好前站、掃清障礙，搭建一條連接地球和月球的信息“生命線”。

“這是人類歷史上航天器首次造訪地月L2點Halo軌道，‘鵲橋’的成功就位，不僅為嫦娥四號任務(wù)的順利開展奠定了堅實基礎(chǔ)，更標志著中國航天人的軌道控制、通信等空間技術(shù)邁入國際領(lǐng)先行列。”航天科技集團五院院長張洪太說。

“要探‘月背’、中繼先行”，搭建中繼鏈路是實現(xiàn)月球背面探測的第一步，也是一個難關(guān)。20世紀50年代國際航天界提出了中繼星Halo軌道的概念，如今，中國航天人將設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實。

Halo軌道又叫“暈軌道”，取日暈和月暈之意，軌道形狀是非共面的三維非規(guī)則曲線，而“暈軌道”控制的難度和復(fù)雜程度“確實挺讓人頭暈”。

航天科技集團五院502所技術(shù)人員形象地說，“鵲橋”在這個軌道上運行就像調(diào)皮的孩子，只要一段時間不關(guān)注就會“離家出走”，甚至不知所蹤。為了完成嫦娥四號探測器與地面測控站之間的數(shù)據(jù)中繼，需要中繼衛(wèi)星時刻保持高穩(wěn)定、高精度的姿態(tài)和角度，否則就會影響信息的傳輸，甚至影響嫦娥四號任務(wù)的完成。

為了應(yīng)對復(fù)雜軌道下對航天器進行頻繁姿態(tài)調(diào)整的挑戰(zhàn)，保證在壽命期內(nèi)從容面對突發(fā)事件、減少地面人員的操作負荷，專家們把提升航天器自主控制的智能化水平、精準化程度放在首位，在軌道控制策略上設(shè)計了速度增量關(guān)機和時間關(guān)機兩種模式，對軌控關(guān)機前的發(fā)動機脈寬進行了精確設(shè)計。此外，他們專門為“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。

“這就像在高速奔跑中還要穩(wěn)穩(wěn)地做微雕。”技術(shù)人員對“鵲橋”軌道控制的精度充滿自信——裝備大量原始創(chuàng)新、系統(tǒng)集成創(chuàng)新的新技術(shù)，“鵲橋”具備在1000m/s高速在軌飛行中，速度控制精度誤差不大于0.02m/s的本領(lǐng)。

建一條穿越40多萬公里的“星際空間”、連接地球和月球的通信鏈路，考驗的不只是設(shè)計上科學(xué)合理、更要求工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠。為此，“鵲橋”進入預(yù)定位置后便開展中繼通信功能的測試，進一步磨合自身所攜帶的新式裝備，力保在長達3年的壽命期間時刻保持最佳狀態(tài)。

多安全備份遙測遙控指令設(shè)計是航天科技集團五院西安分院技術(shù)人員針對“鵲橋”特有工作環(huán)境的創(chuàng)新之舉，這就像通過多重備份給“鵲橋”配了多部“手機”。地面工作人員可以同時給這幾部“手機”打電話，發(fā)出相同的遙測指令，規(guī)避因為距離遠或其他未知因素造成的信號中斷、信息傳送不準確等問題。此外，“鵲橋”裝備的S頻段數(shù)字化深空應(yīng)答機是我國首臺數(shù)字化深空應(yīng)答機，不僅具有對錯誤數(shù)據(jù)自我修正的功能，而且具有強大的靈敏度和信號捕獲能力，為航天器穩(wěn)定運行再上一道“安全鎖”。

專家表示，“鵲橋”裝備的4.2米口徑的高增益?zhèn)銧顠佄锩嫣炀�，是人類深空探測任務(wù)史上最大口徑的通信天線，可以實現(xiàn)對地、對月、對日和對慣性空間任意目標指向與跟蹤的三軸穩(wěn)定控制，將為嫦娥四號著陸器、巡視器與地面站之間的測控與數(shù)據(jù)傳輸提供有力支撐。

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