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TUhjnbcbe - 2025/5/9 17:44:00
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前几集讲了嫦娥四号任务的中继星“鹊桥”的任务和轨道,这集我们接着讲讲这颗卫星的细节。

01中继星鹊桥号长什么样子?

鹊桥使用的是我国空间技术研究院CAST微小卫星通用平台,加上约千克的无水肼推进剂燃料总共也就只有千克重。鹊桥号机身长方体,采用板式结构,可由锂电池和太阳能板供电。顶部安装了一个直径4.2米的伞状抛物面天线作为卫星收发着陆器/月球车信号的高增益天线,也就是说在发射阶段会收拢,入轨后再打开。

鹊桥号的设计图。来源:参考文献[1]

这种方式比较节省发射空间,是中继卫星和微卫星比较常用一种天线设计方式。比如NASA的中继卫星TDRS7和雷达微卫星RainCube都是类似的天线设计。

NASA的地球中继卫星TDRS7(左)和雷达微卫星RainCube(右)示意图。来源:NASA

RainCube的高清实物图长这样:

来源:NASA

打开的过程嘛,应该跟RainCube这张差不多……

来源:NASA

鹊桥号与着陆器/月球车之间的收发信号和数据使用X波段,与地面测站之间的收发信号和数据使用S波段(鹊桥号向地面测站传输数据也可以使用X波段)。着陆器/月球车向中继星的最大上传速率有/kb/s,地面测站从中继星的最大下载速率有/00kb/s。同时,着陆器可以接收来自月球车的UHF波段讯息,再把这些讯息以X波段传回给鹊桥号。着陆器/月球车向中继星的上传速率最大有/kb/s,地面测站从中继星的下载速率最大有/00kb/s。

中继星(relaysatellite)与地面测站(groundsatiation)/着陆器(lander)/月球车(rover)之间的通讯链路。来源:参考文献[4]

02中继星鹊桥号带了哪些科学仪器?

除了通讯中继这个主任务之外,为了充分利用月球背面的绝佳地理位置,鹊桥号还带了两件宝贝:

一件是与荷兰合作研发的低频射电探测仪(NCLE)。由于大气层和电离层的干扰,地球上的测站几乎无法进行低频射电天文观测,而月球背面这块风水宝地,可以很大程度上屏蔽这些干扰。鹊桥号携带的NCLE仪器,将在处于月球背面的L2点附近进行射电天文测量、太阳风暴和行星无线电脉冲探测等一系列实验性的天文实验。

通过测试验收的中荷低频射电探测仪(NCLE)。来源:Twitter

ASTRON_NL

另一件是毫米孔径的激光角反射镜。前面我们说过,月球背面上的测站是无法进行激光测距的,但地月拉格朗日L2点可以呀!在这里架设的激光反射镜,不仅不会被月球遮挡,而且还可以测到比月球正面的几个激光反射棱镜离地球更远的距离。配合地面0.5米口径的激光发射望远镜和1米口径的激光接收望远镜,预计可以达到精度优于15毫米的单程测距,测距结果还可以帮助鹊桥号进行轨道校验[1]。

激光角反射镜工作原理图。来源:参考文献[1]

03参考文献

[1]吴伟仁,王琼,唐玉华,于国斌,刘继忠,张玮等.().嫦娥4号月球背面软着陆任务设计.深空探测学报,4(2),-.

[2]Farquhar,W.().Ahalo-orbitlunarstation.

[3]张锦绣,陈学雷,曹喜滨,等.月球轨道编队超长波天文观测微卫星任务[J].深空探测学报,,4(2):-.

[4]Ye,P.,Sun,Z.,Zhang,H.,Li,F.().AnoverviewofthemissionandtechnicalcharacteristicsofChange’4LunarProbe.ScienceChinaTechnologicalSciences,60(5),-.

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