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为了“捕捉”到她而搭建38万千米的彩虹桥

 小男孩叫闫旗 2018-12-20

嫦娥四号探测器飞离地球后,工程师们会张开看不见的网,不管它跑到哪里,都能随时“捕捉”。这张神奇的网,就是深空测控网。

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深空测控网具有三大功能:

跟踪、遥测、遥控

1

跟踪

跟踪是指用地面天线这些大眼睛瞄准航天器的轨道,实时测量航天器的轨道位置、速度和方位角等参数,有了这些位置信息,嫦娥飞得再远,也时刻保持在工程师们的视野之内。

地面天线

2

遥测

遥测是指将航天器的工作状况报告给地面,相当于航天器的“体检大夫”,有了遥测系统,工程师们能随时掌握嫦娥的“身体状况”。

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(小朋友不要模仿哦!)

3

遥控

遥控是指根据遥测发回地面的数据,经分析、对比、判断后,向航天器发送相应的操作指令。

有人形象地把测控称为“放风筝”,这里的“风筝”是指航天器,“风筝线”则指无线电测控和通信技术。航天器发射后,测控网便成了与航天器联络的唯一手段。

测控就像“放风筝”

那么,嫦娥四号探测器是如何使用测控网与地面进行联系的呢?嫦娥系列探测器的地面测控网由遍布全球的测控中心、测控站和测控船组成。

嫦娥二号探测器飞行任务

测控系统布局示意图

尽管所处位置、时间不同,但是地面测控网将各个测控中心、测控站和测控船通过时间统一系统、通信系统和数据传输系统联成一个有机整体,共同完成嫦娥探测器的各项测控和管理任务。这样,不管探测器飞到什么位置,测控网都能够成功捕捉到它并传递信息了。

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各测控中心、测控站和测控船

共同测控和管理嫦娥二号

让我们通过一件趣事来看看测控网是怎样与探测器进行联络的。2014年6月19日,航天工程师们通过深空测控网在太空中进行了一次别开生面的火炬传递活动。地面上的火炬传递激动人心但并不稀奇,但在太空传递火炬,绝对是要令人咂舌了。

北京航天飞行控制中心

看到的画面

首先,北京航天飞行控制中心将青奥会吉祥物“砳砳”手持火炬的图像数据进行处理,通过佳木斯深空站发送至着陆在月球表面的嫦娥三号着陆器。然后,由嫦娥三号着陆器传输回喀什深空站,随后发送至北京航天飞行控制中心,顺利完成网络火炬的太空传递。

青奥会太空传递火炬示意图

如今,嫦娥四号将在月球背面进行着陆和巡视探测任务,由于月球公转速度与自转速度相等,月球背面无法看见地球,也不能与地面通信,这给深空测控网提出了更高要求。

不过这可难不倒万能的航天工程师们。工程师们选择了“搭桥”这一解决方案:发射一颗中继卫星,将其当做中转站,用来接受和转发地球和月球上发出的信号。是的,这就是我们今年5月发射的鹊桥号中继卫星。

鹊桥号能够保持地面

与嫦娥四号持续通信

6月14日,嫦娥四号中继星鹊桥号率先到达预定轨道,并展开了伞状天线。鹊桥的通信能否畅通无阻,关键靠它。展开后,这个口径达4.2米的大型天线首次为人类传回来自月球背面的信号,它还有一个头衔:人类深空探测任务史上最大口径的通信天线。

鹊桥号打开伞状天线

嫦娥四号着陆器和巡视器明年1月着陆月背后,鹊桥号将为着陆器和巡视器进行数据中继,将它们的数据与地球进行互传,为嫦娥四号搭建一条跨越地球和月亮的彩虹桥。

《雷神》中的彩虹桥

本文综合整理自中国航天科普

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编辑:西米

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