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2024年03月21日

揭秘探月四期后续任务“总开关”

3月20日8时31分,探月工程四期鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。(新华)

20日,长征八号火箭成功把鹊桥二号中继星送入了地月转移轨道,探月工程四期的首次发射任务获得圆满成功。探月工程至今已经执行了8次发射任务,航天人把这次发射叫做探月四期后续任务的“总开关”。

鹊桥二号中继星究竟长什么样?它携带了哪些科学仪器?为什么这次“总开关”任务,没有交给执行过探月任务的“大力士”长征五号,而是交给了只有两级半结构的“小个子”长征八号呢? □央视 晚宗

鹊桥二号中继星携带的科学仪器

鹊桥二号中继星重约1.2吨,和此前发射的鹊桥号中继星相比,重了大约2/3。鹊桥二号的大体格不光要执行通信中继任务,还承载了很多科学探测任务,在它的身上就携带了如极紫外相机、阵列中性原子成像仪以及月球轨道VLBI试验子系统等科学仪器。

要说鹊桥二号最引人注目的,应该就是固网结合的伞状可展开抛物面天线,口径达到了4.2米,伞面由镀金钼丝织成,主要用于反射电磁波。钼丝非常细,还不到头发丝直径的四分之一,钼丝表层镀金以后单线会更加牢固,信号反射率也会更好,这样更有利于鹊桥二号中继星在复杂的太空环境中工作运行。

而在鹊桥二号中继星上还有一个“小伞”,叫二维可驱动抛物面天线。它的直径和重量都很小,直径大约只有0.6米、重约20公斤。在太空中,通过两轴驱动机构,保证每时每刻都能指向地面数据接收站。

相比之前发射的鹊桥中继星,鹊桥二号中继星的设计寿命更长,达到了8年。将主要服务于嫦娥六号、嫦娥七号以及嫦娥八号等后续月球探测任务。此外,一旦鹊桥号中继星退役,鹊桥二号中继星还要接力为在月球背面探测的嫦娥四号提供中继通信服务。

“小个子”如何成为“大力士”

长征八号是我国新一代中型运载火箭,它采用了二级半的构型:芯一级为直径3.35米的液氧煤油模块,芯二级为直径3米的液氢液氧模块,捆绑了2枚2.25米直径的液氧煤油模块助推器,全箭总长约50.3米。比起直径5米、总长57米的“胖五”来说,“长八”显然是“小个子”。“胖五”已经在嫦娥五号取样返回任务中经受了考验,而“长八”还是第一次执行地月转移轨道的发射任务。

航天科技集团一院长征八号火箭总设计师宋征宇介绍说,我们选择长征八号来发射地月转移轨道,主要还是由于卫星相对来说比较轻,不超过1.3吨,如果用长征五号来发射就显得有点浪费了。

鹊桥二号卫星重量不超过1.3吨,而长征五号的地球同步转移轨道运载能力达到14吨,相比而言,用长征八号来执行这次发射任务,确实经济多了。

探月工程的前7次发射,执行任务的火箭中,不管是长征三号系列火箭、长征四号还是长征五号,都是三级火箭,而长征八号只有两级半,这次也成功完成了近地点200公里、远地点42万公里的地月转移轨道发射任务,秘诀在哪里呢?

宋征宇介绍说,为了提升运载能力,我们设计了一个特殊的弹道。因为我们到月球需要有足够的速度增量,但是火箭在爬高的过程中,地球引力又会对运载能力产生一些影响,所以我们采取的一个措施就是说先不要急着爬高,我们把所有的能力都用来加速,而不是提高高度。等它到了一定速度之后,它自然会进入一个滑行轨道,我们再进一步提升速度,入轨的时候,提升到超过了1万米每秒。

优化弹道设计、在低空中高速飞行的特点,使得长征八号能“四两拨千斤”,即使是“小个子”,也成功挑起了“大力士”才能承担的重担。

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