任务背景与技术挑战
嫦娥四号任务是全球首次月球背面探测计划,目标为研究月球南极艾特肯盆地的太阳系原始撞击痕迹。由于月球背面无法直接与地球通信,需依赖运行在地月L2点晕轮轨道的中继卫星“鹊桥”,该轨道为三维复杂弹簧轨迹,需通过20牛顿发动机持续调整姿态。
卫星设计与通信突破
鹊桥中继卫星搭载4.2米固网结合抛物面天线,通过激光陀螺和星敏器实现0.1度指向精度,解决低信噪比多普勒频移难题,实现0.7KB/s数据传输。卫星采用3D打印技术减轻重量,并携带100公斤联氨推进剂维持轨道,同时耐受零下230℃极端环境。
科学载荷与拓展实验
除通信中继外,鹊桥搭载荷兰低频射电探测仪,在无干扰环境下捕捉宇宙早期21厘米波段信号,并联合欧洲地面阵列开展干涉测量。其空心棱镜支持48万公里超远距离激光测距实验,验证广义相对论并为深空探测积累数据。
搭载任务与意外事件
2018年5月,鹊桥由长征四号丙火箭发射,同时搭载龙江一号、二号卫星执行月球无线电干涉测量。龙江一号因轨道修正后失联引发地面团队对二号卫星操作风险的评估,突显深空任务中冗余设计的重要性。