“這是人類歷史上航天器首次造訪地月L2點Halo軌道。”中國航天科技集團五院院長張洪太表示,“鵲橋”的成功就位,不僅為嫦娥四號任務順利開展奠定了堅實基礎(chǔ),也標志著中國航天軌道控制、通信等空間技術(shù)邁入國際領(lǐng)先行列。
搭建中繼鏈路是實現(xiàn)月背探測的第一步,也是要解決的重要難題之一。上世紀50年代,國際航天界提出了中繼星Halo軌道方案;如今,中國航天人將設(shè)想變?yōu)榱爽F(xiàn)實。
Halo軌道又稱“暈軌道”,取日暈和月暈之意。不過其軌道形狀是非共面的三維非規(guī)則曲線,軌道控制的難度和復雜程度更是讓人頭暈目眩。技術(shù)人員說,航天器在這個軌道上運行就像調(diào)皮的孩子,一不留神就會“離家出走”,時間稍長就可能不知所蹤。而“鵲橋”需要時刻保持高穩(wěn)定、高精度的姿態(tài)和角度,否則會影響信息傳輸。
技術(shù)人員介紹,應對復雜軌道下對航天器進行頻繁姿態(tài)調(diào)整的要求,保證在長達3年的衛(wèi)星壽命期內(nèi)從容面對突發(fā)事件、減少地面人員的操作負荷,五院把提升“鵲橋”的自主控制智能化水平、精準化程度放在了首位,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。同時為“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約束。
大量新技術(shù)的應用,讓“鵲橋”具備在以每秒1公里的速度飛行時,誤差小于每秒0.02米的速度控制精度。其超強的自主控制能力,能讓地面實施軌道控制的周期延長至7天左右一次。這都為衛(wèi)星長期穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。
為確保通信鏈路穩(wěn)定可靠,“鵲橋”將全面開展中繼通信功能的測試,進一步磨合自身攜帶的各種“新式武器”。
多安全備份遙測遙控指令設(shè)計,是五院技術(shù)人員針對“鵲橋”特有工作環(huán)境的首創(chuàng)之舉。此舉通過多重備份方式,如同為“鵲橋”準備了多部“手機”,以避免因各種因素造成的信號中斷、信息傳送不準確等問題。
“鵲橋”裝備了我國首臺數(shù)字化深空應答機。該設(shè)備對錯誤數(shù)據(jù)有自我修正的功能,靈敏度、信號捕獲能力也極為強大。
此外,“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史上最大口徑的通信天線。其采用整星零動量控制方式,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,為著陸器、巡視器與地面站之間的測控與數(shù)據(jù)傳輸提供了有力支撐。
