Спутник-ретранслятор Queqiao ( китайский :鹊桥号中继卫星; пиньинь : Quèqiáo hào zhōngjì wèixīng ; букв. « Спутник-ретранслятор «Сорочий мост »)» — первый из пары спутников ретрансляции связи и радиоастрономических спутников китайской программы исследования Луны . Национальное космическое управление Китая (CNSA) 20 мая 2018 года запустило спутник-ретранслятор Queqiao на гало-орбиту вокруг точки Лагранжа Земля-Луна L 2 [4] [5] Queqiao - первый в истории спутник ретрансляции связи и радиоастрономический спутник в этом месте. . [3]
Название Queqiao («Сорочий мост») было вдохновлено китайской сказкой « Пастух и ткачиха» и пришло из нее . [4]
Queqiao был спроектирован в качестве ретранслятора связи для миссии «Чанъэ-4» на обратную сторону Луны, а также в качестве радиоастрономической обсерватории дальнего космоса для китайской космической программы . [4] [6] [7]
На обратной стороне Луны прямая связь с Землей невозможна , поскольку передача блокируется Луной. Связь должна проходить через спутник-ретранслятор , который размещается в месте, откуда хорошо видно как место посадки, так и Землю. Круговая орбита, хотя ее и легко достичь, периодически будет выводить спутник из поля зрения посадочного модуля или Земли. Группировка из нескольких спутников может решить эту проблему ценой больших затрат и рисков. С учетом этого привлекательным вариантом становится размещение спутника на орбите не вокруг самой Луны, а вокруг точки равновесия системы Земля-Луна на обратной стороне Луны (L 2 ). [8]
Типы орбит вблизи точек равновесия включают орбиты Ляпунова , гало-орбиты , орбиты Лиссажу и квазигало-орбиты. Ляпуновские орбиты проходят за Луной, ограничивая возможности связи с Землей на длительные периоды времени, и как таковые не рассматривались. Орбиты Лиссажу требуют меньшего внимания к месту , чем гало-орбиты, но также иногда страдают от прохождения за Луной. Их непериодичность – черта, характерная для квазиореоловых орбит – еще больше усложняет наведение антенн и солнечных батарей. Таким образом, была выбрана гало-орбита ценой увеличения расходов на содержание станции. [8]
Гало-орбита L 2 в качестве ретранслятора связи для миссии Аполлона на обратную сторону Луны была впервые предложена в 1966 году Робертом В. Фаркуаром . [9] В конце концов, для Аполлона не было запущено ни одного спутника-ретранслятора. [10] Хотя с тех пор ряд космических аппаратов работал на гало-орбитах в системе Земля-Солнце, [11] Китай был первым, кто реализовал оригинальную идею Фаркуара о спутнике-ретрансляторе связи на гало-орбите вокруг системы Земля-Луна L 2. точка. [12]
Спутник создан на основе конструкции «Чанъэ-2» . [13] В нем используется небольшая спутниковая шина CAST100 с алюминиевой сотовой многослойной конструкцией и несколькими деталями, напечатанными на 3D-принтере. [1]
Связь с лунной поверхностью осуществляется в диапазоне X с помощью развертываемой параболической антенны с высоким коэффициентом усиления 4,2 метра (14 футов), самой большой антенны, используемой для спутника исследования дальнего космоса . [14] Лунная линия связи использует модуляцию PCM/PSK/PM в прямом канале и BPSK в обратном канале. Скорость передачи данных по прямой линии связи спускаемого аппарата и марсохода составляет 125 бит/с. Скорость передачи данных по обратной линии связи составляет до 555 кбит/с для спускаемого аппарата и до 285 кбит/с для марсохода. Передача данных на Землю осуществляется в S-диапазоне в режиме модуляции BPSK с использованием одной спиральной антенны среднего усиления со скоростью передачи данных до 10 Мбит/с. [1] [15]
20 мая 2018 года, за несколько месяцев до миссии «Чанъэ-4», Queqiao был запущен из космодрома Сичан в Китае с помощью ракеты Long March 4C . [2] Космическому кораблю потребовалось 24 дня, чтобы достичь L 2 , используя гравитационную помощь на Луне для экономии топлива. [3] 14 июня 2018 года Queqiao завершил финальную регулировку и вышел на орбиту миссии, примерно в 65 000 километров (40 000 миль) от Луны. Это первый лунный спутник-ретранслятор, когда-либо размещенный в этом месте. [3]
В дополнение к своему оборудованию для ретрансляции связи, Queqiao несет в себе нидерландско-китайский низкочастотный исследователь (NCLE) — радиоастрономический эксперимент по обнаружению слабых радиосигналов из ранней Вселенной. [16] Прибор предназначен для выполнения широкого спектра наблюдений в низкочастотном радиорежиме, таких как изучение космической погоды и характеристика радиофоновой обстановки на частоте L 2 . Обратная сторона Луны — идеальная среда для радиоастрономии, поскольку Луна может защитить инструменты от искусственных радиочастотных помех, исходящих с Земли. В то время как основная миссия Queqiao будет постоянно держать инструмент в пределах прямой видимости Земли и подвергать его воздействию радиопомех от основного оборудования ретрансляции связи, накопленный опыт и данные NLCE послужат ориентиром для будущих радиоастрономических инструментов дальнего космоса. [5] NLCE успешно развернула свои антенны 27 ноября 2019 года. [17]
Queqiao дополнительно оснащен лазерным отражателем, разработанным Университетом Сунь Ятсена в качестве пилотного исследования для проекта гравитационно-волновой обсерватории ТяньЦинь . [18]
Запущена пара научных микроспутников «Лунцзян-1» и «Лунцзян-2» с «Цюэцяо» в качестве вторичной полезной нагрузки. Микроспутники весят по 45 кг каждый и имеют размеры 50х50х40 сантиметров. [19] Разработанные в Харбинском технологическом институте микроспутники должны были летать строем на орбите 300x3000 км для выполнения сверхдлинноволновой астрономической интерферометрии. [20] Контакт с Лунцзян-1 был потерян вскоре после транслунного вылета, но Лунцзян-2 успешно вышел на лунную орбиту высотой 350x13700 км 25 мая. Лунцзян-2 был оснащен микрооптической камерой, предоставленной Городом науки и технологий имени короля Абдель Азиза , которая возвращала цветные изображения Земли и лунной поверхности. [19] 24 января 2019 года «Лунцзян-2» выполнил маневр завершения миссии, снизив перицентр до 500 км. Орбита постепенно разрушалась из-за гравитационных возмущений, когда микроспутник столкнулся с обратной стороной лунной поверхности в 14:20 UTC 31 июля 2019 года. [20]
Китай и Университет Радбауда в Нидерландах сотрудничали в рамках радиоастрономического эксперимента «Нидерландско-Китайский низкочастотный исследователь» (NCLE). [17] Китай также согласился на просьбу НАСА об использовании зонда «Чанъэ-4» и спутника-ретранслятора «Цюэцяо» в будущих миссиях США на Луну. [21]
Это первый в истории спутник-ретранслятор Луны, расположенный в этом месте.
