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长八火箭托举鹊桥二号奔赴月球中国探月再启新征程

时间: 2024-3-20 00:59| 来源: 澎湃新闻|评论: 发表评论分享到微信

摘要: 星箭分离，进入预定轨道！鹊桥二号等三颗卫星开始踏上奔赴月球之旅，长征八号火箭完成发射任务。澎湃新闻从中国国家航天局获悉，北京时间3月20日8 时31分，探月工程四期嫦娥七号中继星（鹊桥二号）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。 ...

星箭分离，进入预定轨道！鹊桥二号等三颗卫星开始踏上奔赴月球之旅，长征八号火箭完成发射任务。

澎湃新闻从中国国家航天局获悉，北京时间3月20日8 时31分，探月工程四期嫦娥七号中继星（鹊桥二号）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。鹊桥二号中继星作为探月四期后续工程的“关键一环”，将架设地月新“鹊桥”，为嫦娥四号、嫦娥六号等任务提供地月间中继通信。

从外形上看，鹊桥系列中继卫星最显著的特征，就是拥有一把“金色大伞”。本文图片来源：中国央视新闻

撑着金色“大伞”的鹊桥二号

鹊桥二号是一颗中继通信卫星，主要用于转发月面航天器与地球之间的通信，它首次任务将为嫦娥六号服务。受到月球的遮挡，登陆月球的探测器无法直接与地球通信，为顺利完成月球背面航天器与地球间的通信，需要一颗中继卫星为月面探测器和地面站之间搭起“鹊桥”，为探测器任务提供通信中继服务，鹊桥二号的主要任务就是为嫦娥六号探测器与地球进行通信。此前在嫦娥四号探测任务中，中国就发射了鹊桥一号中继通信卫星。目前，世界上只有中国拥有这样的中继星技术。

据悉，科研人员对鹊桥二号中继星进行了艰辛攻关，以期为正在运行的嫦娥四号和即将开展的嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号及后续国内外月球探测任务等提供中继通信服务。鹊桥二号中继星与2018年发射的嫦娥四号“鹊桥”中继星相比，技术创新更多、技术状态更多、功能更强、接口更为复杂、研制难度更高、任务时间跨度更大。此外，鹊桥二号携带了多台科学载荷，将开展科学探测。

从外形上看，鹊桥系列中继卫星最显著的特征，就是拥有一把“金色大伞”，被称作星载大型可展开天线，通过这把“金色大伞”，实现了地球与月球背面的通信。据央视军事此前报道，这把“大伞”伞骨上铺了一层薄薄的黄色金属网，金属网是星载可展开天线反射电磁波的关键部件，在入轨前，伞处于收缩状态，在发射进入轨道过程中能够展开。

星载可展开天线上的金属网原料选用的是金属钼丝。为了增加其性能，专家在极细的钼丝上又做了更多的镀层处理和加工。据报道，东华大学教授陈南梁介绍称，：“钼丝非常细，大概15到30微米，还不到头发丝直径的四分之一，另外表面还有镀金，镀金以后它要保持一定的牢度，我们掺杂了一些有机元素，一方面提高了金属原材料的韧性，另外也让它的表面具有更好的亲和力，这样钼丝镀金以后在编织过程中非常坚固。”

与鹊桥一号不同的是，鹊桥二号并不是围绕地月拉格朗日L2点运行，而是绕月运行（距离月球最近的时候只有约300公里），而且是远近轨结合的方式，这样方便与鹊桥一号联合使用，同时它可以更清楚地接收来自月面的信号，信号的传输会更快捷更清晰，其他携带的载荷还可以对月球进行某些方面的科学观测。

受到月球的遮挡，登陆月球的探测器无法直接与地球通信，为顺利完成月球背面航天器与地球间的通信，需要一颗中继卫星为月面探测器和地面站之间搭起“鹊桥”。

6条弹道，通往奔月“天路”

这次执行鹊桥二号卫星发射任务的火箭是长征八号火箭，该火箭是中国新一代中型运载火箭，由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院（以下简称“火箭院”）抓总研制，除了鹊桥二号中继星，此次发射还搭载了天都一号、天都二号通导技术试验星。

长征八号火箭箭体结构芯一级直径3.35米，芯二级直径3米，助推器直径2.25米，整流罩直径4.2米。动力系统芯一级配置2台120吨级YF-100液氧煤油发动机，芯二级配置2台8吨级YF-75氢氧发动机，助推器配置1台120吨级YF-100液氧煤油发动机。

在短短半小时的飞行过程中，长八火箭展示出为鹊桥二号中继星任务量身定制的3项本领：更完善的弹道设计、更灵活的主动滚转技术和更安全的热防护措施。

这是长八火箭的第三次飞行。2020年成功首飞，长八火箭填补了中国太阳同步轨道3-5吨运载能力的空白；2022年，长八火箭适应“一箭22星”商业发射任务，去掉了两根火箭助推，新构型首飞再次成功；今天，长八火箭首次奔赴地月转移轨道，用成功再次证明了自己的稳定性、可靠性、适应性。

4.2米宽、8米高的整流罩，不少于1.3吨的地月转移轨道运载能力，长八火箭与鹊桥二号中继星刚好合适。为了服务这位奔月的“乘客”，连续3天，长八火箭为鹊桥二号中继星安排了6条“天路”，即使窄窗口发射，也能确保卫星顺利启程。

发射窗口就是卫星上天的“时机”，窗口越宽，意味着机会越多。近地轨道卫星一般是“日窗口”，机会每天都有；月球探测器则是“月窗口”，每个月只有几天的时间；如果要实现探测器与行星、小行星等地外天体交会，窗口更加窄，一年甚至几年才能遇到一次。

据了解，鹊桥二号中继星是一颗环月卫星，发射窗口一个月只有几天，因此，火箭研制团队从第一窗口开始，设计了连续三天、每天两条共计6条弹道。火箭弹道设计，就是为火箭找到最理想的飞行路线，燃料消耗最少、入轨精度最高。6条弹道，就意味着有6套飞行方案，无论遇到什么情况，卫星最终都能顺利出发、安全抵达。

鹊桥二号卫星由长征八号火箭发射。

身负绝学，无惧高温大风

在降水、雷电、气温等各种天气因素中，对火箭发射影响最为突出的就是高空风。余梦伦院士在论文中写道，在设计运载火箭时，飞行载荷是根据统计的最大高空风来确定的。高空风一般距离地面4至20公里，当火箭穿越大风区，会遭受强烈的气流冲击，如果风速过大，还可能导致箭体弯曲变形，甚至解体。

随着技术经验积累，高空风弹道修正等技术方法能使火箭在飞行过程中有效抵抗风干扰。澎湃新闻从航天科技集团火箭院获悉，为了让火箭适应性更强，研制团队为本发长八火箭在使用自主抗干扰控制技术等成熟方法之外，还增加了自动滚转减载技术，根据风的来向，会在空中主动滚动调整，使火箭用更稳定的优势面来应对高空风，就像一位太极高手“以柔克刚”，通过自身的旋转抵消掉高空风的影响。

与长八火箭擅长执行的太阳同步轨道任务相比，地月转移轨道的入轨高度更低、火箭飞行速度更快，几乎要达到第二宇宙速度，当火箭高速穿越大气层时，箭体与大气摩擦产生的温度更高，端头和前锥首当其冲。据介绍，为此火箭研制团队为火箭多“穿”了一层热防护涂层，虽然外观看不出来，但火箭重点部位增加了厚度，更能适应地月转移轨道的严酷条件。

据悉，面向未来低轨巨型星座组网发射需求，今年下半年，长征八号改运载火箭将在海南文昌执行首飞任务。后续长八火箭研制团队还将承担多项发射任务，不断打破舒适圈，去迎接更多个充满挑战的“第一次”。

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