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人类历史首次!中国人让月球背面有了信号(最简解读看完秒懂)

发布时间:2018-05-21 23:08:19
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  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(简称地月 L2 点)的通信卫星,将为 2018 年底择机实施的嫦娥四号月球背面软着陆探测任务提供地月间的中继通信。

  嫦娥四号中继星“鹊桥”的飞天之旅

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  火箭起飞

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  星箭分离

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  “喜鹊开屏”

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  奔向月球

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  运行于 Halo 轨道

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  开展通信中继和科学技术试验

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  支持着陆器/巡视器组合体,在着陆时与地面建立上下行通信链路

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  支持着陆器、巡视器在月球背面开展科学探测

  人类永远只能看到月球的“一面”

  月球是地球唯一的天然卫星,陪伴地球已经超过 45 亿年。它对地球地轴指向、自转稳定、周期潮汐、夜晚照明等有着巨大意义。可以说,离开了月球,地球根本不会是今天这种光景。

  但由于地球强大引力的影响,月球也付出了很大代价:地球将月球的自转周期减慢(与围绕地球公转周期完全一样),也就是潮汐锁定。

  在这种效应下,身处地球的人类基本永远只看到月球的“正面”,只能在特定条件下看到月球“背面”一小部分,总体来看,人类无法看全月球背面的。

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  人类在地球上永远只能看到的月球正面(左)和看不全的背面(右)

  即便到了载人航天时代,由于月球整体的阻拦,背面成了地面通信的禁区。在过去的 60 年内,人类已经发射了超过百个月球探测器,其中有 65 个月球着陆器,但仅有少数航天器看到过月球背面,没有任何一个能够实现月球背面的着陆。

  因此,人类关于月球背面的阴谋论和谣言甚嚣尘上,外星人基地、纳粹残余、月球人家园,这些甚至广泛出现在各种科幻作品中,各种演绎充满想象力。月球背面甚至得名“月之暗面”(尽管实际上背面也能被太阳照到,只是人类看不到而已)。

  为实现月球背面的探测、登陆与研究,就必须把信号传递到那里。

  而今天成功发射的嫦娥四号任务鹊桥号中继星,就是人类历史上首个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。

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  信号中继卫星是什么?

  那么,载人飞船环绕地球运行时,90 分钟左右就能绕地球一周,如果到地球背面时,该怎么联系?

  主要有三种方案:

  1、全球布网测控站,但受制于海洋无法建站等因素;

  2、建立移动测控站,比如使用测量船,但每次都航行到地球另一侧不现实;

  3、在太空中建立信号中继卫星网络,与地球自转同步,只要3-4 颗足够覆盖全球,不过技术难度很高。

  第三种就是信号中继卫星,它们的功能就是接收、加工、转发其他卫星的信息,换句话说:“卫星的卫星”。

  拥有这个技术的国家/地区有美国、俄罗斯、欧洲、中国、日本,但目前处在完整工作状态下的中继卫星通讯系统中,仅有美国和中国能够实现全球覆盖。

  举个例子。2003 年,中国航天第一人杨利伟进入太空,彼时他只能在飞到中国附近卫星测控站时才能与地球联系,一次通话大概 5 分钟就必须结束。

人类历史首次!中国人让月球背面有了信号

  王亚平授课是通过天链一号系统

  而到了 2013 年,神舟十号上,王亚平就已能在太空中实现 51 分钟的太空授课,期间飞船绕了地球大半圈。到了神舟十一号时,景海鹏和陈冬已能看地面电视直播了。

  他们依赖的就是我国覆盖全球的四颗信号中继卫星——天链一号。

  2018 年底,嫦娥四号将按计划抵达月球背面。那时,这个鹊桥“天眼”将会执行任务的指令发送、信号中继、数据下载等功能,成为链接地球与月球的“鹊桥”。

  中国制造,既是照亮月球背面的“天眼”,又是链接地球月球的“鹊桥”,祝嫦娥四号任务一切顺利!

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