從“定點(diǎn)凝望”到“環(huán)顧守護(hù)”
“鵲橋”中繼星運(yùn)行在繞地月引力平衡點(diǎn)——地月拉格朗日L2點(diǎn)Halo軌道?！谤o橋”中繼星以一定的振幅繞著拉格朗日L2點(diǎn)運(yùn)行，通過定期軌控保持軌道的穩(wěn)定性。放在太空這樣大的尺度上，可以簡(jiǎn)單理解為“鵲橋”中繼星是定在這個(gè)“點(diǎn)”上，一直凝望著嫦娥四號(hào)探測(cè)器，全天時(shí)為其提供中繼服務(wù)。鵲橋二號(hào)中繼星采用環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道作為使命軌道。由于月球外形結(jié)構(gòu)不規(guī)則，靠近月球飛行的航天器受到月球引力等因素作用，飛行軌道易產(chǎn)生偏差。環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道是處于穩(wěn)定狀態(tài)的環(huán)月軌道，航天器在該軌道飛行，能夠使飛行軌道的偏差最小化。選擇環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道作為使命軌道，不僅能提高鵲橋二號(hào)的通信速率，大幅提高對(duì)月球南極區(qū)域的通信覆蓋能力，還可以節(jié)省衛(wèi)星燃料，讓鵲橋二號(hào)可以在該軌道上長(zhǎng)期駐留。“鵲橋”中繼星是為嫦娥四號(hào)任務(wù)量身定做的，可以說是嫦娥四號(hào)的“私人管家”。鵲橋二號(hào)中繼星不僅要為嫦娥四號(hào)和將要發(fā)射的嫦娥六號(hào)任務(wù)提供中繼通信服務(wù)，還要為探月工程四期任務(wù)提供中繼通信服務(wù)。這些探測(cè)器的通信頻點(diǎn)、調(diào)制方式和數(shù)據(jù)格式都不同，任務(wù)時(shí)間跨度大、技術(shù)狀態(tài)多、接口復(fù)雜。為此，針對(duì)用于接收月面探測(cè)器數(shù)據(jù)的返向中繼鏈路，鵲橋二號(hào)中繼星設(shè)計(jì)了多種碼速率，并能夠根據(jù)需要切換。同時(shí)，鵲橋二號(hào)還具有很強(qiáng)的靈活性和任務(wù)擴(kuò)展能力，星上用于中繼通信的軟件大部分都可以在軌“升級(jí)”，靈活適應(yīng)后續(xù)新的任務(wù)需求，是名副其實(shí)的“服務(wù)之星”。由于運(yùn)行軌道不同，“鵲橋”中繼星與位于月球背面的嫦娥四號(hào)探測(cè)器的通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)9萬公里。鵲橋二號(hào)中繼星的使命軌道距離月球更近，通信距離的縮短為大幅提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ潘俾蕜?chuàng)造了條件。與“鵲橋”中繼星相比，鵲橋二號(hào)中繼星同時(shí)接收探測(cè)器的數(shù)據(jù)傳輸通道大幅增加，“車道”數(shù)增加，相當(dāng)于從“林蔭小路”升級(jí)到“高速公路”。除了增加“車道”數(shù)，每條車道的“車流量”——通信速率也大幅提升，其中繼通信的效能大大提高。全新升級(jí)的鵲橋二號(hào)中繼星任務(wù)更重、功能更強(qiáng)，后續(xù)將按計(jì)劃為嫦娥四號(hào)和將要發(fā)射的嫦娥六號(hào)任務(wù)提供中繼通信服務(wù)，并擇機(jī)開展相應(yīng)科學(xué)探測(cè)。
