嫦娥四号落月前20多天忙啥？

　　来源：科技日报

　　1月3日，嫦娥四号成功踏足月球背面，让中国航天又一次创造了人类首次。

　　不过，它从2018年12月12日进入环月轨道至今，绕着月球飞了20多天才降落。许多网友表示不解：既然“起大早”，为啥要“赶晚集”？

　　不仅仅是为等天亮

　　有专家解释，嫦娥四号要等着陆区天亮。月球整体光照情况显示，嫦娥四号进入月球轨道时，它的预定着陆区南极艾肯盆地一带正在进入夜晚。黑灯瞎火降落，万一摔跟头怎么办？由于一个月夜相当于地球上的14天，所以它多飞一阵，等到落区太阳高照时降落，当然更加稳妥。

　　但北京航天飞行控制中心轨道专家组组长刘勇告诉科技日报记者，其原因不仅于此，还跟嫦娥四号的入轨倾角与落区位置有关。

　　刘勇说，嫦娥四号进入环月轨道时，其轨道面与地月连线基本垂直，而它的首选着陆点——位于艾特肯盆地中部的冯·卡门撞击坑，经度在180度左右。这意味着当时嫦娥四号的轨道并不经过落点，其间有大约270度的偏差。这需要通过月球自转，花费20多天逐渐弥补。

　　有网友发问：既然要等，干嘛不推迟半个月发射？这就涉及到发射窗口问题。

　　记者了解到，嫦娥四号的发射时间可不是随便选择的，要考虑很多约束条件，使它与日、地（包括地面点和近地轨道）、月（包括着月点）的相对关系满足任务需求。例如，奔月轨道需要调整近月点经度和飞行时间，让环月轨道临近着月点上空，为登月创造条件；奔月飞行过程中，要考虑太阳能帆板的受晒问题，要求太阳光入射方向与太阳帆板之间的夹角保持在一定范围内。此外在飞行和着陆过程中，还要考虑连续测控问题。这些约束条件有的决定发射月份，有的决定要在哪天、几点发射。嫦娥四号要在月背着陆，各种约束关系特别复杂，其形成发射机会的交集只在12月8日和9日各有2次，加起来也只有几分钟。正所谓“过了这村就没这店”。

　　中继通信不像打电话那么简单

　　除了上述原因，嫦娥四号这段时间也不是“闲逛”。刘勇说，出于工程上的考虑，嫦娥四号绕月期间一些设备需要开机进行测试，有足够的时间，才能让测试更完整，准备更充分。科工局消息透露，嫦娥四号进入环月轨道以来，进行了2次环月轨道修正，与“鹊桥”中继星进行了4次中继链路测试，开展了激光测距、三维成像、微波测距测速等导航敏感器在轨测试，为实施月球背面软着陆做好准备。

　　其中，中继通信链路的建立是确保任务成功的关键之一。

　　记者从中国航天科技集团五院了解到，鹊桥中继星于2018年12月14日成功与嫦娥四号着陆器、巡视器组合体建立了前向/返向通信链路连接。前向链路指地面站将遥控指令发给鹊桥并转发给嫦娥四号；返向链路指嫦娥四号将数据通过鹊桥转发到地面。

　　这可不像我们平时打电话那么简单。五院嫦娥四号中继星总体主任设计师孙骥介绍，当时嫦娥四号运行在环月轨道，鹊桥运行在距地球约45万公里的地月拉格朗日2点Halo轨道上。为了确保它们之间通信链路的正常建立，鹊桥上配置的4.2米伞状抛物面天线必须时刻精确指向嫦娥四号的航迹。在保证姿态指向的前提下，通过开启两个飞行器上的各类通信设备，建立X频段的通信链路。

　　嫦娥四号和鹊桥分别在各自的轨道上高速运行，因此通信链路的维持是个动态过程。孙骥说，要保证通信链路平稳可靠，要求鹊桥像诸葛亮一样，对嫦娥四号下一步的位置神机妙算，并保证自己的姿态准确地指向那里。鹊桥的伞状抛物面天线波束角极小，一个细微的姿态扰动，就会让通信链路出现“卡顿”。这对鹊桥要求十分苛刻，既要“算得准”，更要“指得准”。

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