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石豪:鹊桥正当空——中国小卫星有大发展
关键字: 嫦娥鹊桥小卫星中国小卫星【文/ 观察者网专栏作者 石豪】
2019年1月1日,新年的阳光洒满大地,也洒在月球永不示人的背面。
两天前,嫦娥四号探测器成功实施了变轨控制,顺利进入近月点高度15千米,远月点高度100千米的着陆准备轨道。
图片来源 @新华网
登月,万事俱备。
在与读者朋友共同回顾了中国航天的“超级2018”后,笔者想和大家聊一聊那个能让嫦娥四号月背之旅成行的“先锋官”——鹊桥号中继卫星。
这是嫦娥四号任务系列文章的第三篇,也是笔者专栏的新年第一篇,我们就来看看,运行在地月L2点晕轨道的“鹊桥”,到底有什么本事。
大题“小”做
在上一篇嫦娥四号专栏中,笔者与各位读者分享了鹊桥号中继星的任务目标,和为实现目标设计的复杂轨道。也许读者朋友会觉得,为了实现那么重大的目标,在那么复杂的轨道上运行,鹊桥号卫星应该很大吧?
恰恰相反,鹊桥号是一颗不折不扣的小卫星。
嫦娥四号中继星“鹊桥”
卫星本体长宽不到1.5米,高度不到90厘米,不管是在中继卫星圈子,还是月球与深空探测圈子中,鹊桥号卫星都是名副其实的“小个子”。
这样一颗小卫星,要在没有上面级帮助的情况下独自完成近月制动,高达数百米每秒的速度增量,令许多大卫星都望而却步。
这样一颗小卫星,要在复杂诡异的晕轨道上,随时调整姿态,把天线对准嫦娥四号的着陆器和巡视器。
这是人类历史上第一颗采用地月L2点晕轨道运行的应用卫星。
这就是嫦娥四号中继星“鹊桥”。
对于任务设计的严苛要求,“鹊桥”游刃有余。
鹊桥号采用成熟稳定的CAST100小卫星平台,通过深度定制,使整星既能满足月球背面通信中继任务需求,又能确保可靠性。整星分为平台和载荷两大部分:
近月制动需要很高的速度增量,因此设计师为鹊桥配备了一套单组元肼推进系统,采用4台20N发动机并联,执行近月制动和其他轨道控制指令。
为确保卫星姿态调整灵活,指向精度高,鹊桥号卫星采用了整星零动量三轴稳定的控制方式,能够对惯性空间任意指向,指向精度与稳定度表现优异。但是,这种控制方式在运用过程中需要定期引入外力对反作用轮系统进行“卸载”,否则反作用轮的速度将达到饱和失去效果。
对于近地轨道的卫星,一般通过地磁场产生的磁力矩就能完成卸载,而鹊桥号卫星工作在距地球40多万千米的晕轨道,无法利用地磁场,只能通过姿控喷气完成卸载。为此,鹊桥号卫星安装了12台5N发动机。
更多次的姿控喷气,将进一步增加了推进剂消耗,因此最终鹊桥号卫星携带了多于100千克的无水肼推进剂——这对于一颗发射重量不到449千克的小卫星,无疑是罕见的。
为保障有效载荷与平台的电能供应,鹊桥号卫星采用了近4平方米的高性能的三结砷化镓太阳电池阵,45安时的高性能锂离子电池组,寿命末期依然有近800W功率。
这所有的一切,都是为了与着陆器和巡视器实现连续、稳定、可靠的中继通信,中国造的“鹊桥”,很坚固。
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- 责任编辑:陈轩甫
- 最后更新: 2019-01-02 09:21:01
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