如何实现中继通信
中继通信分系统是“鹊桥”卫星最核心的部分,它建立了3条链路,可以实现其与嫦娥四号探测器的双向通信,以及与地面的双向通信
当“鹊桥”顺利飞达拉格朗日L2点后,有效载荷将全部开通,实现中继服务。那么,“鹊桥”究竟如何履行“嫦娥先行官”的职责呢?
提供中继服务是通过中继通信分系统实现的,这一系统也是“鹊桥”卫星最核心的部分。它在地、月、星之间建立了3条链路——对月前向链路、对月反向链路以及对地数传链路,这3条链路可以实现“鹊桥”与后续发射的嫦娥四号探测器的双向通信,以及“鹊桥”与地面的双向通信。据中国航天科技集团五院西安分院“鹊桥”卫星副总设计师张爱兵介绍:“在这3条链路中,对月反向链路的研制是最难的。因为我们必须在星上资源十分有限的情况下,解决信号高灵敏度接收和信号连续跟踪等一系列难题。”
嫦娥四号探测器要在月球背面活动,而“鹊桥”则在围绕拉格朗日L2点的轨道运转,因此,嫦娥四号探测器和“鹊桥”之间有相对运动。这样一来,“鹊桥”接收嫦娥四号发出的信号难度就非常大,就好像垒球手要接住对方击打出的垒球一样。对一般的卫星而言,击打垒球的位置是一定的,接球手需要判断球的速度和方向相对容易一些;而对于“鹊桥”卫星这名“接球手”来说,“击球手”是满场跑的,球飞出的速度和方向变化多端,“鹊桥”卫星就得有“乾坤大挪移”的本领,随时接住嫦娥四号探测器发出的信号。为练就这个本领,“鹊桥”卫星的中继通信分系统与嫦娥四号探测器在地面的联试做了9次,设计师们通过不断优化方案,终于成功实现了所有功能需求。
由于嫦娥四号探测器的身材小,其随身携带的信号收发天线装置也相对较小,导致其发射信号较弱。为了能够保障中继星和探测器的联系,中继通信分系统设置了多种不同的码速率,具备了“自适应数字调节”能力,可以克服嫦娥四号探测器发出的信号微弱、不稳定等带来的信号捕捉困难,为“鹊桥”和嫦娥四号探测器信息传递开辟出“绿色通道”。
“鹊桥”中继通信卫星由中国航天科技集团自主研发,其成功发射,标志着我国率先掌握了地月中继通信技术,这是我国在月球探测领域取得的新突破。它将为后续嫦娥四号成功着陆月球背面开展探测任务奠定关键性基础,为嫦娥四号探月工程的圆满完成提供有力保障。(经济日报·中国经济网记者 姜天骄)