龙江二号:全球无线电爱好者的共同胜利,中国航天版的“少年可期”

作者: haibaraemily

来源: 行星事务所

发布日期: 2020-01-11

龙江二号是中国航天的一项重要任务,成功完成了地月转移、近月制动和环月飞行,并进行了多项科学观测。尽管在任务中经历了失联和故障,但最终成功完成了预定目标,并为国际合作与业余无线电爱好者的参与提供了新的模式。

2019年11月14日,经过三个多月的漫长等待,NASA的月球勘测轨道飞行器(LRO)终于宣布在月球背面北纬16.6956°,东经159.5170°位置找到了嫦娥四号任务搭载的微卫星:龙江二号,为龙江二号探月任务画上了一个圆满的句号。

在过去的一年多时间里,这颗设计寿命1年、质量47公斤(其中15公斤是燃料)、主体只有2个家用微波炉大小(765×570×420毫米)的微卫星,独立完成了地月转移、近月制动和环月飞行,在轨运行了整整437天,成功展开了一系列射电天文观测和对月对地观测任务。

2018年5月21日,嫦娥四号月球任务的通讯中继卫星鹊桥号在西昌卫星发射基地,由长征四号丙(CZ-4C)运载火箭发射升空。搭载着鹊桥号的长征四号丙火箭发射升空。由于这发火箭尚有余力,于是顺路捎带着一同发射了两颗由哈尔滨工业大学牵头研制的孪生微卫星,名叫龙江一号和龙江二号。

这两颗微卫星最初的设计功能是进行射电天文观测,因此在被正式命名为“龙江一/二号”之前,它们最初的名字是“月球轨道超长波天文观测微卫星A/B”(Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder),简称DSLWP-A和DSLWP-B。

然而,现实并没有按照这个轨迹进行。5月22日凌晨03:54,龙江团队对龙江一号(A星)进行第一次中途修正。然而,在按计划使用5N推力器之后,龙江一号直接就失联了!地面站立刻采取措施,尝试了盲发指令、大口径天线等多种手段,但还是没找到。龙江一号就这么丢了。

更可怕的是,由于信号丢失,地面站完全不知道龙江一号到底是哪里故障了。龙江二号和一号是孪生机,如果龙江一号哪里有问题,那么龙江二号肯定也会有一样的问题。在这样一个刻不容缓又进退两难的尴尬时刻,哈工大团队和北京航天飞行控制中心当机立断,推迟一天对龙江二号(B星)进行中途修正。

5月23日晚上20:00,龙江团队对龙江二号进行第一次中途修正。由于这次信号没有丢失,故障原因终于找到了。龙江二号在轨控过程中也是状态正常的,但在轨控结束后推力器未能及时关机,导致卫星进入了快速旋转状态,陀螺出现饱和。经过反复发送指令,最终将卫星角速度降低至400度/秒以下,卫星随即自主进行角速率阻尼,恢复正常姿态。

在完成了一系列的轨道修正后,龙江二号于5月25日顺利完成了近月制动,成功进入距离月面357×13704公里的环月轨道。

龙江任务一共携带了两种科学载荷,其中最主要的一种就是低频射电探测仪。由于电离层的阻挡,波长10米以上的电磁波几乎无法穿透大气来到地球表面,想要对这类以及波长更长的低频电磁波进行观测,就必须离开地球大气层——月球附近就是一个极佳的观测场所。

2018年5月26日,龙江二号上的低频射电探测仪首次开机,此后共接收了329分钟观测数据,证实月球对地球射电干扰的遮挡效果非常明显。

龙江二号还搭载了由沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齐兹国王科技城研制的月球小型光学成像探测仪(微型光学相机),在龙江二号在轨期间,沙特相机累计完成30次拍摄成像,成功获取了多幅清晰的月球雨海局部等区域的科学探测影像。

龙江卫星共有三个通讯频段:S波段、X波段和VHF/UHF波段。为了支持任务的通信,龙江卫星还携带了由紫丁香学生微纳卫星团队研制的VHF/UHF通信模块。在整个龙江卫星任务期间,众多业余无线电组织、爱好者团体和个人都为龙江号的通信贡献了自己的力量。

2019年2月,龙江二号拍摄的“最美地月合影”在美国《科学》杂志、英国《独立》报上刊发,引起全世界各地广泛关注。微型CMOS相机的数据通过UHF业余频段传输,这些照片也都是全世界无线电爱好者们协同接收的。

2019年7月31日晚22:20分左右,龙江二号卫星按照既定计划撞上月球背面坠毁,结束任务。最终,月球勘测轨道飞行器LRO在2个多月后顺利拍摄到了预定撞月区域一带的月面照片,找到了龙江二号撞月点——只比估算的位置偏离了328米。龙江二号在月球背面留下了一个直径4×5米的人造撞击坑,和众多探月的前辈探测器们一起,永远月球这片土地上沉沉睡去。

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