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地面和月球背面之间为啥需要一座“鹊桥”

5月21日5时28分,我国在西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将探月工程嫦娥四号任务鹊桥号中继星发射升空。这是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星,将为年底择机实施的嫦娥四号月球探测任务提供地月间的中继通信。

5月21日5时28分,中国在西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将探月工程嫦娥四号任务鹊桥号中继星发射升空。中新社发 梁珂岩 摄5月21日5时28分,中国在西昌卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将探月工程嫦娥四号任务鹊桥号中继星发射升空。中新社发 梁珂岩 摄

为什么围绕拉格朗日L2点飞行

据介绍,探月工程嫦娥四号任务将实现国际首次月球背面软着陆和巡视勘察。而这次发射的鹊桥号中继星将承担嫦娥四号着陆器和巡视器与地球间的通信和数传任务。也就是说,这颗中继星是航天人搭建起的地月信息联通的“天桥”。

为什么要这么做?

专家解释,这是由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同,所以月球总有一面背对着地球,这一面称之为月球背面。着陆在月球背面的探测器由于受到月球自身的遮挡,无法直接实现与地球的测控通信和数据传输,因此需要一颗中继星。

据介绍,鹊桥号中继星将在地月连线延长线的拉格朗日L2点附近,围绕L2点飞行,实现对地、对月中继通信,保障嫦娥四号任务实施。这颗中继星到月球的平均距离约为6.5万公里,距地球则为40多万公里。

拉格朗日点又称为平动点,于1772年由法国数学家拉格朗日推算得出,是指一个小物体在两大物体的引力作用下,小物体相对于它们基本保持静止的空间点。该空间点有5个,分别为L1、L2、L3、L4、L5。在拉格朗日点上,探测器消耗很少的燃料即可长期驻留。

除了完成中继任务,此次发射还搭载了由哈尔滨工业大学研制的两颗月球轨道编队超长波天文观测微卫星“龙江一号”“龙江二号”,将开展月球轨道编队飞行、空间超长波天文干涉测量等技术试验。鹊桥号中继星和微卫星还将利用携带的荷兰研制的低频射电探测仪、沙特研制的月球小型光学成像探测仪、中山大学研制的激光角反射器等有效载荷,择机开展科学探测试验。

图为发射现场。中新社发 梁珂岩 摄图为发射现场。中新社发 梁珂岩 摄

探索月球背面有什么意义

嫦娥四号的主要任务是什么?

据介绍,2013年12月,嫦娥三号任务圆满完成我国首次地外天体软着陆和巡视勘察之后,国防科工局组织开展了嫦娥四号任务实施方案调整的论证工作。综合考虑国际前沿、科学价值、经济和技术可行性等因素,最终确定了月球背面软着陆和巡视勘察的总体方案。

专家介绍,月球背面始终背对地球,屏蔽了地球的无线电、闪电和极光等干扰信号,在月球背面独特的电磁环境条件下,开展低频射电观测研究,将填补100KHz—10MHz射电天文观测空白,有望取得行星际激波、日冕物质抛射和空间传播机理等方面原创性成果。

此外,月球背面与正面的地质特征存在很大差异,嫦娥四号对月球背面开展形貌、物质组成、月壤和月表浅层结构的就位与巡视综合探测,将促进对月球早期演化历史的新认知。

因此,嫦娥四号任务肩负人类探索未知领域的重要使命,将突破一系列极具挑战的高新技术,是开展后续月球探测的序章,也将促进人类探索向更加深远的太空迈进。

据了解,我国将于年底择机发射嫦娥四号着陆器和巡视器,在中继测控支持下实现月球背面软着陆,开展就位和巡视探测,这些科学探测数据再通过中继星转发至地面接收站,开展相关科学研究。

我国探月工程开始于2004年,计划在2020年前按“绕、落、回”的发展思路分三期组织实施,实现探月工程既定目标。

本报记者 冯 华

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