03.03 “鵲橋”中繼衛星發射成功,為登陸月球背面作準備,我國航天工業是怎樣一種存在?

武器裝備秀


為什麼要發射“鵲橋”中繼衛星?我們知道是為了嫦娥四號登陸月球背面做準備。

由於地球對月球的潮汐鎖定作用,月球的自轉週期與公轉週期完全一樣,導致在地球上永遠只能看到月球的一面,也就是月球的“正面”。而計劃在年底發射的嫦娥四號將會成為人類歷史上第一個登陸月球背面的探測器。既然是在月球背面,那麼與地球的通信就成了一個問題,沒有什麼探測器的信號足夠強大到能夠穿過月球與地球聯繫的。所以就需要先建立一個信號的“中轉站”,這就是“鵲橋”中繼衛星。這也是人類歷史上首個月球信號中繼衛星。


中繼衛星需要保持兩個“穩定”,不但要保持自身在深空軌道的穩定,也要保證地月通訊的穩定,所以中繼衛星需要定位在地月拉格朗日二點的位置附近,選擇一條獨特的暈輪軌道(Halo orbit)。我國在2014年發射的測試飛行器已經驗證了相關軌道轉移和控制技術。

解釋一下拉格朗日點,又稱為平動點,是一個小物體在兩個大物體的引力作用下在空間中的一點,在該點處,小物體相對於兩大物體基本保持靜止。對於地月間的拉格朗日點共有5個,這次選擇的是L2點,對於處在這點附近的“鵲橋”相對地球和月球幾乎靜止。因為軌道如此“穩定”,所以對於這種中繼衛星而言,能夠以很少的消耗穩定在這個軌道幾十年,足夠中國或者幫助其他一些國家執行月球背面任務時使用,雖然其設計壽命只有5年。

今年年底,當嫦娥四號抵達月球背面時,這個中繼衛星就會執行任務的指令發送、信號中繼、數據下載等功能,真正成為連接地球與月球之間的“鵲橋”。


清明的星空


我國是繼美國之後第二個進行大規模月球探測的國家,之前已經進行過多次月球探測工作,並且也進行了玉兔的登月行動,可以說我國登月技術已經非常成熟。美國人早已停止月球探測計劃,中國登月正在如火如荼進行,下一步要進行的就是月球背面的登月計劃,從而解開月球背後到底有什麼的秘密。為了將來舉行的登月計劃,我們特意發射了一顆“鵲橋”衛星,目的就是為了讓登月能夠順利進行。

我們知道,登月必須由地球上發出指令,來實時監測控制飛船或者衛星的軌跡。然而,隨著距離越遠信號就會變差,一旦超出信號範圍,那就失去對飛行器的控制,這是非常危險的。如何解決這個問題,最簡單的方法就是在地球與飛行器中間部署一顆中繼衛星,通過它來實現遠距離的傳輸,中繼衛星可以將收到的信號放大,然後進行回傳,從而讓電波傳輸的更加遠,這也正是發射鵲橋的目的。

還有一方面,那就是月球本身就相當於一個巨大的障礙物,月球本身就會阻擋電波,如果要在月球背面登陸,地球上的電波是無法穿過厚厚的月球土層的。如何解決呢,還是一顆中繼衛星解決,把它部署在月球附近,這樣讓地球上的信號先傳輸給它,然後再輸送給月球背面的登陸器。相反,登陸器也可以將採集的信息以同樣的方法回傳。如果沒有這座鵲橋,是無法建立起地球與月球背面的聯繫的。


楠竹一


我國航天工業這幾十年的發展十分迅猛,我認為已經處於航天相關領域的第一梯隊。也有人指出是第二梯隊、第一梯隊美俄、第二梯隊中國、日本。反正不管怎麼說,我國已經是一個航天大國,航天強國!



總體上來說,我國航天事業穩步提示,不論是在衛星應用與開發(這裡特別我國16年發生的量子通訊衛星,墨子號,可以說是走在了世界前列)、空間站建設(世界上在軌運行等等就倆個,我國獨佔一個)、載人航天、深空探索等方面,都取得了舉世矚目的成績,基本上可以用一句老俗話說“別人有的,我們也有了,甚至別人沒有的,我們也有了”,可見我國航天工業之實力。



雖然我國航天事業蒸蒸日上,部分技術甚至趕超美俄,但是我們仍然要清醒地認識到,在某些基礎研究領域,我們和老牌航天強國美俄之間還是有差距,特別是在航天發動機製造、元器件製造、特種材料研發等基礎領域,仍有短板存在。所以仍需我們在這些究領域繼續開拓創新、開疆擴土。

總之,我國航天事業已經邁入新時代,有資格也有資本和美俄平起平坐了。


科學探秘頻道


為什麼月球只有一面朝向地球?

大家在生活裡面可能遇到過一個現象,那就是鍾如果走著走著沒電了,或者老式的發條鍾走著走著停了,那麼最後一般來說秒針會停留在六點鐘左右的位置,這是為什麼呢?其實其中的原理非常簡單,因為重力的作用下,秒針最終會停留在最低的地方。

而月球也是一樣的——月球不是一個完美的球體,而是有的地方鼓出來一些,有的地方凹陷進去,所以說月球實際上是一頭重、一頭輕的。月球在長久圍繞地球運動的過程中,逐漸地把最重的那頭轉朝向了地球,就好像秒針最終會指向地球一樣。

而這就是所謂的潮汐鎖定。下面這張圖可以看到,月球已經被誇張成了一個不規則的橢球形,在地球引力的作用下,最終月球在圍繞地球旋轉的時候只有固定的一面朝向地球,所以人類現在看到的月球的樣子是一直不變的。

潮汐鎖定後的月球對人類登月有什麼影響呢?

最大的問題是,地球上發出的無線電無法傳到月球背面去,所以那些登陸在月球背面的月球車會接收不到地球的信號,科研成果也沒有辦法通過無線電傳到地球上來。

這個時候就必須有一箇中繼衛星作為地球和月球背面之間信號傳輸的一箇中轉站,否則登陸月球背面的任務就是一團泡影。下面這張圖就是中繼衛星的原理圖,可以看到,信號先傳到中繼衛星,然後中繼衛星遠在月球外側,不會被月球擋住,所以就可以順利地連通地球和月球背面地月球車的通訊了。

這顆中繼衛星的作用很重要,因為地球要實時控制著這個月球車對月球展開探索,所以一定要能夠非常穩定的工作,特別是月球車在月球背面登陸的時候,地球要能夠以最快的速度掌握月球車的實時動態,並且進行調整,所以這顆中繼衛星是登陸月球背面的必不可少的、也是極為重要的一步。

中國的中繼衛星是個什麼水平呢?

中國的衛星中繼技術已經相當成熟了。

比如說在前幾年,神舟十號的航天院王亞平在太空給地面的學生講課,這節課一共進行了51分鐘,而在這51分鐘裡,神舟十號一直在圍繞地球旋轉,在這個過程中,神舟十號就會轉到地球的另一端,從而使身處中國的指揮中心沒有辦法直接聯繫到神舟十號。

這個時候,為了實現連續不停的視頻通信,就用到了衛星中繼技術,而下面這幅圖就是當時上課的錄像,右上角的“天鏈”就是中國的中繼衛星系統,其中的天鏈一號是於2008年發射的首顆中國數據中繼衛星。可以知道,整個上課的過程圖像清晰、信號穩定,說明中國的中繼通訊技術已經相當成熟。

中繼衛星技術可以用於民用的信號轉播——比如說衛星信號轉播,甚至於可以用於軍用的信號傳輸。要知道,在有中國自己的中繼衛星之前,有些時候為了獲取衛星到了地球另一面時候的數據,就必須要求爺爺告奶奶地在國外建造通訊站,還要派遠洋測量船,非常麻煩、耗時耗力不說,到了戰爭時期,這些通訊手段根本就不可靠,所以發展通訊中繼技術不僅僅可以用於科學研究,對於軍事和民眾生活也同樣是非常重要的。

“鵲橋”衛星的發射,進一步說明了我國相關技術的成熟,而且具有發射深空中繼衛星的能力,為我國進一步的太空探索提供了極大的支持(今後如果要登陸火星,恐怕就要更加先進的中繼技術了)。

人類為什麼會這麼希望去登陸月球的背面呢?

我覺得主要有兩個原因。

第一個原因是月球背面已經長久地脫離地球的影響。

月球具體是在什麼時候被潮汐鎖定的?這個不太清楚,但是可以知道的是,一定已經過去了很久了。而且我們知道,地球上的物質不是被牢牢地鎖定在地球上地,而是緩慢向外散發著,其中有一部分物質就落到了月球上。所以說,月球的背面就好像是一個盒子一樣,在很久很久之前就已經合上了蓋子,現在人類只要過去打開這個盒子,就可以看到地球十幾億年前的一些樣子。

第二個原因是月球背面現在受到地球的影響很小。

剛剛也說了,地球上發出的無線電信號不會影響到月球的背面,這對於宇宙的探索來說,實在是太寶貴了。因為地球上現在已經充斥著各種電磁波信號,甚至於連地球外的軌道上都充滿了這些信號,身處於這樣地環境之中觀察宇宙,就好像是一片噪聲中聽遠方模糊不清的叫喊聲一樣,那些從宇宙深處傳來的電磁波信號會淹沒在這一片嘈雜之中——比如說中國的“天眼”就有一個規定,五公里之內嚴禁使用電子產品,這就是害怕手機的那一點點信號影響到我們觀察宇宙的結果,但是這樣的努力實際上也是杯水車薪。

防止無線電波干擾,這成為了景區保障的重中之重。據瞭解,該望遠鏡5公里核心區為“靜默區”,屏蔽所有移動信號,遊客進入大射電觀景臺前需在遊客服務中心寄存手機、數碼相機等一切電子產品,並經過兩次安檢。

而月球的背面就給我們提供了這樣一個非常良好的科研場所——我們只要在那裡支上天線,就可以更好地觀測宇宙了,一定會有一些意想不到地發現。

當然,出了上述兩個原因之外,還有一個非常現實的原因,那就是到目前為止,還沒有哪個國家在月球背面登陸過——大家都沒有研究過這片土地,所以中國是第一個。

下面的重頭戲:嫦娥四號。

所謂的是兵馬未動、糧草先行,而這顆名為“鵲橋”的中繼衛星就是先動身的“糧草”,而下面還有我們中國的主力部隊:嫦娥四號——這顆衛星將於不久之後擇機發射,作為人類歷史上第一個在月球背面軟著陸的探測器,並且展開相應的科研活動,並且因為月球背面的獨特性,其科研成果將有極為重大的科研價值(下面就是預期中的嫦娥四號需要執行的任務)。

所以,中國的探月之路、太空探索之路還在穩步前進,我們期待更多的驚喜。


航小北的日常科普


在5月20日的夜晚(實際發射時間為5月21日凌晨),中國在西昌衛星發射中心成功發射鵲橋號衛星。這顆衛星,是為將在月球背面工作的嫦娥4號和地球之間提供通信鏈接的中繼衛星。而這顆名為鵲橋號的中繼衛星,在五二零的夜晚發射,真是有緣。

為什麼需要搭建鵲橋呢?

抬頭看月亮,我們看到的月亮亙古未變。那影影綽綽的“桂花樹”、“廣寒宮“、“玉兔”,其實都是在月球的正面。而月球背面,一直對人類保持著神秘。原因就在於月球被地球的引力鎖定了。這裡打個比方,就像爸爸的雙手拉著孩子的雙手,爸爸在原地打轉,孩子環繞著爸爸打轉,從爸爸的角度(也就是地球人的角度),他看不到孩子的背上,或許已經在被蚊子叮咬了。

既然地球上無法直接看到月球背面,也就無法和月球背面直接通信。2018年年底,嫦娥四號探測器將在月球背面著陸,這時候,我們就需要一位“話務員”,把嫦娥四號探測到的信息,通過“話務員”傳遞到地球上。鵲橋號的主要使命,就是在月球背面和地球之間“傳話”,也就是提供中繼通信。

說到嫦娥4號,這可是全世界第一個要在月球背面著陸的探測器,是全人類有史以來第一次。想到這個,我就情不自禁地哆嗦。嫦娥4號將要著陸的地方,位於月球南極的艾特肯盆地,那裡是整個太陽系中最大最深的盆地,很可能是月球剛剛形成不久之後被小天體撞擊形成的。嫦娥4號將在那裡開展著陸和巡視探測,揭開艾特肯盆地和月球背面的秘密。


火星叔叔鄭永春


鵲橋衛星發射的主要目的,就是為了給年底登陸月球背面的嫦娥四號提供通訊信號的中繼。所以命名也很有深意,嫦娥未行,先搭鵲橋。

我國的嫦娥計劃,也是按既定的環繞,落地,返回的步驟來發展,在嫦娥三號登陸月球之後,今年嫦娥四號就要登陸神秘的月球背面。計劃中還有明年發射的嫦娥五號,它的任務就是要能夠落地,採樣並且返回地球。實現完整的對月登陸返回任務。

對於月球背面,首先的登陸難題就是通訊信號的傳遞,由於月球被潮汐力鎖定,總是一面對著地球,其背面又有月球自身的遮擋,地球上的通訊信號就無法傳遞,這就需要建立中繼系統。

鵲橋衛星就是一箇中繼通信衛星,用來向年底登陸月球背面的嫦娥四號進行數據和控制中繼。鵲橋的成功發射,是我國月球背面登陸計劃的重要一步。鵲橋衛星起到了既能和地面保持通訊,又能和月球背面登陸的月球探測器相互聯絡,嫦娥四號和地面的之間的數據交換和系統控制,都要經過鵲橋衛星來實現。

同時鵲橋衛星除了中繼通訊還會進行激光測距等其他的科研任務,鵲橋在地球和月球背面之間架起信息高速公路,期待它早日精確入軌。

在幾十年前,美國首先實現載人登陸月球,而月球背面一直還是神秘的,這次我國嫦娥四號即將實現軟登陸,並進行後續的月球巡視和勘測,這也是中國航天實力的重要展示,對於我們吃瓜群眾,起碼可以看看月球背面到底有沒有雨外星人藏了啥好東西。


量子實驗室


根據新華社的報道,5月21日5時28分,在西昌衛星發射中心,“鵲橋”中繼衛星成功發射。這是世界首顆運行於地月拉格朗日L2點的通信衛星,將為今年年底的嫦娥四號在月球背面軟著陸進行探測的任務,提供地月間的中繼通信服務。簡單說,該衛星就是登陸月球背面後的嫦娥四號與地球保持通信的中轉站(中繼站)。


火箭升空25分鐘後,開始星箭分離,“鵲橋”中繼衛星進入預定的地月轉移軌道,並且衛星太陽翼和中繼通信天線相繼展開,一切正常。後續,還需要對該衛星進行中途修正、近月制動等,使“鵲橋”通信衛星最終進入它的使命軌道。這次發射是長征系列運載火箭執行的第275次任務,此次還搭載了兩顆天文觀測微衛星:龍江一號、龍江二號。

我國的航天工業是個怎樣的存在?

根據《人民日報》4月24日的報道,目前我國在軌衛星已超過200顆。僅在2017年航天日至今年航天日這一年的時間內,我國就進行了25次航天發射任務、將53顆衛星送入太空。

2017年4月,我國“天舟一號”貨運飛船發射升空,與天宮二號完成交會對接、完成了在軌補加推進劑等試驗任務。我國是第三個掌握這一關鍵技術的國家,為以後我國空間站的補給打下了牢固的基礎。


2017年6月,“慧眼”成功發射,它是首顆硬X射線空間天文衛星。我國對空間天體的觀測,由地面轉向天地聯合觀測。

2017年,高分辨率對地觀測系統高分三號衛星投入使用,高分衛星應用整體能力初步形成。

首顆高通量通信衛星實踐十三號正式投入使用;新一代靜止軌道氣象衛星風雲四號在軌交付。

8顆北斗三號全球組網衛星成功發射,開啟北斗衛星導航系統全球組網新階段……
“鵲橋”上架設了一副傘狀天線

根據航天局新聞發言人李國平的介紹,嫦娥四號已經確定了搭載荷蘭、德國等國家的4臺科學設備。2018年2月,我國與意大利聯合研製的電磁監測試驗衛星成功發射。中法海洋衛星研製進展順利,已進入工程實施階段,預計於下半年實施發射;中巴地球資源04A星研製工作進展順利。   李國平透露,我國為阿爾及利亞研製的通信衛星成功發射。

根據航天局新聞發言人李國平的描述,我國航天發展採取“”三步走”的策略:第一步,2020年左右實現重點突破,加速邁向航天強國;第二步,2030年左右實現整體躍升,成為世界航天強國;第三步,2050年之前實現超越引領,全面建成航天強國。


我國現在是世界航天大國,但還不是航天強國,正在向航天強國邁進。我國航天工業的整體水平如何?實施探月工程,就已經給出了答案。


儒道之主


大家都知道,由於月球的自轉週期與它圍繞地球公轉的週期相同,所以我們地球表面的人永遠只能看到月球的一面,另一面始終看不到,這就是因為地球強大引力的“潮汐鎖定”的緣故。

近幾十年來,由於太空探索的發展,關於月球陰暗面,人們有著太多的好奇,比如“遠古基地”、“外星人堡壘”等等。

鵲橋鵲橋,顧名思義,它是起到橋樑的作用,這樣當嫦娥四號的著陸器以及月球車在月球背面工作的時候才不會與我們失去聯繫。

擁有中繼衛星技術的國家和地區有:中國、美國、俄羅斯、歐洲、日本,但是能夠實現全球通訊覆蓋的國家只有兩個,中國和美國。

月球背面有著極大的太空科研價值,不好意思,此次我們先人一步!

眾所周知,未來新型能源很可能就來自於太空中,比如在月球上,太空就像一塊大蛋糕,人類制定的規則就是,誰先上去勘測到資源並且能夠開發出來,那麼你就可以利用。

而且月球也將是人類探索更遠外太空的中轉站。


科學船塢


首先,別的不說,中國航天器的名字真的都美的都不像話。從前有玉兔、嫦娥、墨子...然後這顆衛星叫鵲橋~


由於月球的自轉和公轉週期想到,導致月球永遠只有以免對著地球,我們在地球上永遠沒有辦法直接看到月球的背面。而“鵲橋”號中繼星,這顆衛星將搭起地球和月球之間通信的橋樑。



所以這在我國航天工業是怎樣的存在呢?對於月球,人類已經進行了各種探測,環繞軌道、軟著陸、又或者是月球車這些都是人類一直在不斷實現的,但是!月球的背面始終是著陸和探測的處女地,也就是說不好意思,這次我們又領先了。


那麼具體來說中繼星又是什麼,他有何特殊能力呢?


首先,目前擁有中繼衛星技術的國家有:中國、美國、俄羅斯、日本、歐洲的幾個國家,但是能夠實現全球通訊覆蓋的國家只有兩個:中國和美國。中繼衛星屬於通信衛星,被稱為“衛星的衛星”,因為它們的任務是為衛星、飛船等航天器傳輸數據。

而真正要實現世界上首次月球背面軟著陸的是嫦娥四號,鵲橋號只是為軟著陸做一個準備,同時也是人類第一個地月L2暈軌道的中繼星,將首次實現月球背面和地面站之間的遙測通信。


除了為嫦娥四號提供通信中繼以外,鵲橋號還有自己的探測使命。就是攜帶荷蘭-中國低頻探測器(NCLE),探測來自於早期宇宙的低頻射電輻射。然後NCLE將展開各種的天文試驗,包括繪製全天射電圖、檢測太陽風暴、射電脈衝,最終還會嘗試探測大爆炸後宇宙中出現的第一束光。聽起來很酷炫。


最後,希望,身為先遣部隊的鵲橋,此行一路順利~


路人甲


不是專業人士,只能說自己的感覺。

評價中國航天,一般人會舉出兩個極端的標誌,一是2020年將會組裝成功的天宮太空站,以及現在還在天上的天宮2天空試驗室。二是日本的H2火箭。

這兩個都是事實,天宮太空站雖然沒上天但已經在地面組裝測試過了。而且天宮2號天空實驗室還在天上,這是無法質疑的事實。同樣,長征五號的YF77,50噸氫氧發動機,不僅推力比H2小H2是100噸,而且循環方式也落後。YF77和YF100是高壓補燃循環,而H2使用的是燃氣發生器循環。這也是事實,但是還有一個事實大家忽略了,日本火箭發動機技術是買的德爾塔火箭的技術,而YF77是中國自研的。當然YF100液氧煤油火箭發動機還是參考了前蘇聯的RD120,因為還沒有研製過煤油火箭。但RD120真空推力84.7噸,YF100是120噸。從對長九的預研來看,240噸的煤油火箭發動機已經研製成功了,這個是驗證機,2016年8月1日480噸的煤油火箭發動機進行了第一次發生器與渦輪泵的聯調。220噸的氫氧發動機也開始研製了。反觀日本,買來的先進,並沒有進一步的發展,雖然日本是亞洲第一個發射火星探測器成功的,我國搭載俄羅斯火箭發射的火星探測器失敗了。

從未來看,擁有重型火箭(長九,美國土星五號,俄能源號)技術的國家才能算是一流航天大國。長九已經於4月正式立項。


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