牽線搭橋 鵲橋號在行動

劉業生

傳說中鵲橋連接銀河兩岸，牛郎織女得以相會?，F實中，“鵲橋號”連接地球與月球，讓人類可以對月球背面一窺究竟。2018年5月21日凌晨5時28分，我國在西昌衛星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將嫦娥四號中繼星“鵲橋號”發射升空。它將為今年年底實施的嫦娥四號月球背面軟著陸穿針引線，在地面和月球背面之間架起通信的橋梁。

鵲橋號發射成功

你所不知道的鵲橋號

架起鵲橋為哪般

月球繞地球公轉的周期與月球自轉的周期相同，因此月球永遠只能以同一面朝向地球。當飛行器飛到月球背面，就難以和地球進行通信，那將變成徹底的“盲飛”。這也是長期以來，人類探測器從未在月球背面著陸的主要原因。為什么不架起一座“鵲橋”，實現地球與月球背面的通信呢？基于此，鵲橋號橫空出世，這是一顆中繼衛星，被形象地稱為“衛星的衛星”，任務就是為衛星、飛船等航天器傳輸數據。

鵲橋架在哪兒？

首先，鵲橋號要架在一個既能“看到”月球背面，又能“看到”地球的地方，這樣才能保證二者通信暢通無阻。其次，鵲橋號還得把“家”安在一個相對平穩的處所，這就不得不提拉格朗日點，即太空中兩個天體的引力平衡點，被戲稱為“太空最佳停車位”。地球和月球之間有五個拉格朗日點，第二個拉格朗日點L2距月球約6.5萬千米，距地球約44.9萬千米。我們的鵲橋號就圍繞該點運行。

身輕如鵲，五臟俱全

2018年4月24日，時值第3個“中國航天日”，鵲橋號正式獲得了自己的“芳名”。人如其名，它確實“身輕如鵲”，整個重量不足500千克，卻能自己調姿和變軌，還帶有直徑4.2米的大天線，能夠和地面及嫦娥四號著陸器進行高速通信。

鵲橋號的世界之最

最大口徑通信天線

在遠離地球的月球背面，如何建立遠距離數據通信連接至關重要。這個通信能力與天線的“本事”密不可分。在這方面，鵲橋號當仁不讓。2018年5月21日6時20分，鵲橋號傘狀天線緩緩展開。這個展開后口徑達4.2米的大型天線，是人類深空探測任務史上最大口徑的通信天線。此外，天線還極其耐寒。在運行期間，鵲橋號會經過沒有光照的陰影區，天線最冷的部件溫度將達到230℃，沒有耐寒的“體魄”可不行。

最遠激光測距

除了為地球與月球背面牽線搭橋，鵲橋號還將嘗試更多太空試驗，激光測距便是其中之一。目前最遠距離的激光測距試驗發生在地月之間，而在比月球更遠的地月L2點“徘徊”的鵲橋號將嘗試把遠距離激光測距的紀錄再度延伸。不出意外，它將使人類激光測距的紀錄再增加約8萬千米。

鵲橋號工作示意圖

月球背面的遐想

月球是地球唯一的天然衛星，陪伴地球已經超過45億年。然而這45億年間，身處地球的人類從未一覽月球背面的全貌。因此，人類關于月球背面的遐想不斷。其實，月球背面不僅激發我們的好奇心，還有重大的科學意義。比如那里避開了來自地球的大量電磁干擾，處于電磁波“寧靜區”，探測器能接收到更多微弱信號，像是宇宙形成早期發出的短波。這是否能幫我們找到宇宙起源的線索呢？那就讓我們關注鵲橋號的精彩表現吧！