6月14日，經(jīng)過20多天的精確飛行，承擔(dān)嫦娥四號中繼通信任務(wù)的尖兵——“鵲橋”不畏宇宙射線、太空碎片的襲擾，跨越四十萬公里的寒寂深空，成功抵達繞地月L2點的Halo軌道，正式進入戰(zhàn)斗位置。隨后，它將積極備戰(zhàn)，為年底前到月球背面執(zhí)行探測任務(wù)的戰(zhàn)友——嫦娥四號月球探測器打好前站、掃清障礙，搭建出一條連接地球和月球的信息“生命線”。
這是人類歷史上航天器首次造訪地月L2點Halo軌道，“鵲橋”的成功就位，不僅為嫦娥四號任務(wù)的順利開展奠定了堅實基礎(chǔ)，更標(biāo)志著我國的軌道控制、通信等空間技術(shù)邁入國際領(lǐng)先行列。
“中國智造”攻克軌控難題 ·
“要探‘月背’、中繼先行”，搭建中繼鏈路是實現(xiàn)月背探測這一偉大夢想的第一步，也是要解決的重要難關(guān)之一。上世紀(jì)五十年代國際航天界提出中繼星Halo軌道的概念，如今，中國航天人將設(shè)想變?yōu)榱爽F(xiàn)實。
Halo軌道的中文叫做“暈軌道”，軌道形狀是非共面的三維非規(guī)則曲線，本意是取日暈和月暈之意，但實際上“暈軌道”控制的難度和復(fù)雜程度確實挺讓人頭暈。為此，研究院派出了我國最頂尖的軌道控制團隊——中國空間技術(shù)研究院下屬北京控制工程研究所的技術(shù)人員形象地介紹說，“鵲橋”在這個軌道上運行就像調(diào)皮的孩子，只要一段時間不關(guān)注就會“離家出走”，甚至不知所蹤，為了完成嫦娥四號探測器與地面測控站之間的數(shù)據(jù)中繼，需要中繼衛(wèi)星時刻保持高穩(wěn)定、高精度的姿態(tài)和角度，否則就會影響信息的傳輸，甚至影響嫦娥四號任務(wù)的完成。
敢攬瓷器活，必有金剛鉆。高精度的軌道控制背后，是研究院建院五十年深厚的技術(shù)積累，更是創(chuàng)新發(fā)展中諸多“研究院智造”黑科技共同作用的效果。技術(shù)人員告訴記者，為了應(yīng)對復(fù)雜軌道下對航天器進行頻繁姿態(tài)調(diào)整的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，保證在長達三年的壽命期內(nèi)從容面對突發(fā)事件、減少地面人員的操作負(fù)荷，研究院把提升航天器自主控制的智能化水平、精準(zhǔn)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。此外，專門為“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束縛。
“在高速奔跑中還可以穩(wěn)穩(wěn)地做微雕”，研究院技術(shù)人員對“鵲橋”軌道控制的精度充滿自信，裝備大量原始創(chuàng)新、系統(tǒng)集成創(chuàng)新的新技術(shù)，嫦娥四號中繼星具備了在1000m/s高速在軌飛行中，速度控制精度誤差不大于0.02m/s的超強本領(lǐng)，“自主可控、毫厘不差”的超能力更是使地面人員實施的軌道控制周期延長到7天左右一次，這為衛(wèi)星安全、長期、穩(wěn)定在軌運行打下了堅實基礎(chǔ)。
創(chuàng)新接力構(gòu)建穩(wěn)固“生命線”
建起連接地球和月球、跨越40多萬公里的“星際穿越”通信鏈路考驗的不只是設(shè)計上科學(xué)合理、更要求工作時穩(wěn)定可靠，為此，提前進入戰(zhàn)斗位置的“鵲橋”將全面開展中繼通信功能的測試，進一步磨合自身所攜帶的各路“新式武器”，力保在長達三年的壽命期間時刻保持最佳狀態(tài)。
多安全備份遙測遙控指令設(shè)計是中國空間技術(shù)研究院所屬空間電子信息技術(shù)研究院技術(shù)人員針對“鵲橋”特有工作環(huán)境的首創(chuàng)之舉，通過多重備份的方式，給遠在天邊“鵲橋”多部“手機”，地面工作人員可以同時給這幾部“手機”打電話，發(fā)出相同的遙測指令，有效規(guī)避了因為距離遠或其他未知因素造成的信號中斷、信息傳送不準(zhǔn)確等問題。此外，“鵲橋”裝備的S頻段數(shù)字化深空應(yīng)答機是我國首臺數(shù)字化深空應(yīng)答機，不僅具有對錯誤數(shù)據(jù)自我修正的功能，其靈敏度、信號捕獲能力等性能更為強大，為航天器穩(wěn)定運行再上一道“安全鎖”。
值得一提的是，“鵲橋”還裝備了空間電子信息技術(shù)研究院研制的4.2米口徑的高增益?zhèn)銧顠佄锩嫣炀€，這是人類深空探測任務(wù)史上最大口徑的通信天線，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(biāo)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。
