牽線搭橋 鵲橋號在行動(dòng)

劉業(yè)生

傳說中鵲橋連接銀河兩岸，牛郎織女得以相會。現(xiàn)實(shí)中，“鵲橋號”連接地球與月球，讓人類可以對月球背面一窺究竟。2018年5月21日凌晨5時(shí)28分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號丙運(yùn)載火箭，成功將嫦娥四號中繼星“鵲橋號”發(fā)射升空。它將為今年年底實(shí)施的嫦娥四號月球背面軟著陸穿針引線，在地面和月球背面之間架起通信的橋梁。

鵲橋號發(fā)射成功

你所不知道的鵲橋號

架起鵲橋?yàn)槟陌?/p>

月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期與月球自轉(zhuǎn)的周期相同，因此月球永遠(yuǎn)只能以同一面朝向地球。當(dāng)飛行器飛到月球背面，就難以和地球進(jìn)行通信，那將變成徹底的“盲飛”。這也是長期以來，人類探測器從未在月球背面著陸的主要原因。為什么不架起一座“鵲橋”，實(shí)現(xiàn)地球與月球背面的通信呢？基于此，鵲橋號橫空出世，這是一顆中繼衛(wèi)星，被形象地稱為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”，任務(wù)就是為衛(wèi)星、飛船等航天器傳輸數(shù)據(jù)。

鵲橋架在哪兒？

首先，鵲橋號要架在一個(gè)既能“看到”月球背面，又能“看到”地球的地方，這樣才能保證二者通信暢通無阻。其次，鵲橋號還得把“家”安在一個(gè)相對平穩(wěn)的處所，這就不得不提拉格朗日點(diǎn)，即太空中兩個(gè)天體的引力平衡點(diǎn)，被戲稱為“太空最佳停車位”。地球和月球之間有五個(gè)拉格朗日點(diǎn)，第二個(gè)拉格朗日點(diǎn)L2距月球約6.5萬千米，距地球約44.9萬千米。我們的鵲橋號就圍繞該點(diǎn)運(yùn)行。

身輕如鵲，五臟俱全

2018年4月24日，時(shí)值第3個(gè)“中國航天日”，鵲橋號正式獲得了自己的“芳名”。人如其名，它確實(shí)“身輕如鵲”，整個(gè)重量不足500千克，卻能自己調(diào)姿和變軌，還帶有直徑4.2米的大天線，能夠和地面及嫦娥四號著陸器進(jìn)行高速通信。

鵲橋號的世界之最

最大口徑通信天線

在遠(yuǎn)離地球的月球背面，如何建立遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信連接至關(guān)重要。這個(gè)通信能力與天線的“本事”密不可分。在這方面，鵲橋號當(dāng)仁不讓。2018年5月21日6時(shí)20分，鵲橋號傘狀天線緩緩展開。這個(gè)展開后口徑達(dá)4.2米的大型天線，是人類深空探測任務(wù)史上最大口徑的通信天線。此外，天線還極其耐寒。在運(yùn)行期間，鵲橋號會經(jīng)過沒有光照的陰影區(qū)，天線最冷的部件溫度將達(dá)到230℃，沒有耐寒的“體魄”可不行。

最遠(yuǎn)激光測距

除了為地球與月球背面牽線搭橋，鵲橋號還將嘗試更多太空試驗(yàn)，激光測距便是其中之一。目前最遠(yuǎn)距離的激光測距試驗(yàn)發(fā)生在地月之間，而在比月球更遠(yuǎn)的地月L2點(diǎn)“徘徊”的鵲橋號將嘗試把遠(yuǎn)距離激光測距的紀(jì)錄再度延伸。不出意外，它將使人類激光測距的紀(jì)錄再增加約8萬千米。

鵲橋號工作示意圖

月球背面的遐想

月球是地球唯一的天然衛(wèi)星，陪伴地球已經(jīng)超過45億年。然而這45億年間，身處地球的人類從未一覽月球背面的全貌。因此，人類關(guān)于月球背面的遐想不斷。其實(shí)，月球背面不僅激發(fā)我們的好奇心，還有重大的科學(xué)意義。比如那里避開了來自地球的大量電磁干擾，處于電磁波“寧靜區(qū)”，探測器能接收到更多微弱信號，像是宇宙形成早期發(fā)出的短波。這是否能幫我們找到宇宙起源的線索呢？那就讓我們關(guān)注鵲橋號的精彩表現(xiàn)吧！