揭秘鹊桥

作者: 吴晓静、帅涛

来源: 中国科学院上海天文台

发布日期: 2024-07-07 08:03:03

本文介绍了鹊桥二号中继星的任务及其携带的月球VLBI科学载荷,探讨了VLBI技术在探月工程中的应用及其对提高观测分辨率的重要性。文章还详细描述了中国科学院月球VLBI团队的研发过程和月球VLBI系统的运行机制,展望了该系统在未来的科学探测和深空探测中的应用前景。

日前,嫦娥六号样品正式交接给中国科学院。作为嫦娥六号任务地月通信的桥梁,鹊桥二号中继星居功至伟。但它的任务不止“搭桥”,还有哪些科学目标?“中科院之声”推出“揭秘鹊桥”系列专题,今天介绍月球轨道VLBI试验子系统。

鹊桥二号中继星携带了国际上首个月球VLBI科学载荷。由于简写是LOVEx,科研人员笑称她为“爱神”。从3000米到38万千米基线长度的跨度,月球VLBI系统将给我们带来什么宇宙新体验呢?

要想了解它们的奥秘,都离不开一项天文观测技术——VLBI技术。VLBI,中文名为甚长基线干涉测量,是一种高精度天文观测技术,它利用多个射电望远镜之间的干涉,实现对宇宙天体的高分辨率观测。VLBI的角分辨率是观测波长与基线长度(两个VLBI射电望远镜之间的距离)的比值。这就意味着如果波长一定,望远镜间距越远,我们将获得更高的分辨率。

在历次探月任务和首次火星探测任务中,VLBI测轨分系统将这项天文观测技术成功应用到航天实时任务中,为确保重大专项任务的完成做出了重大贡献。孙家栋院士曾评价“VLBI技术的加入,使我国探月工程至少提前了5年”。

中国科学院月球VLBI团队经过3年论证,确定了VLBI系统“微缩”方案,巧妙地采用鹊桥二号中继星绕月轨道作为月球VLBI站轨道平台,利用卫星的4.2米天线,配置了一套VLBI星载设备,成功构成月球VLBI系统。团队仅用了2年时间,研制出了一套经过电性件、鉴定件和正样件反复试验验证过的月球VLBI系统,建立了技术和产品保证并行的应对复杂载荷系统的管理模式。

鹊桥二号中继星在月球捕获后首先进入24小时大椭圆轨道,月球VLBI系统在24小时环月轨道运行,在合适的时机,从24小时周期大椭圆轨道调整为12小时周期轨道,月球VLBI系统继续在12小时环月轨道运行,月地VLBI基线长度将在约40万公里动态变化。

“爱神”出发,月球VLBI系统将为我们提供前所未有的高空间分辨率,将实现月地基线的天体物理、天体测量的科学探测及深空探测器的精密轨道测量,以其独特的视角为我们揭示各类天体和现象的物理性质及演化过程。

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