



地月空间,是从近地轨道、近月轨道向外拓展的新空域,距离地球最远可达200万千米。相对于近地轨道空间,其三维空间范围扩大上千倍。近日,一项新突破在地月空间实现——由中国科学院A类战略性先导专项“地月空间DRO探索研究”部署研制的三颗卫星在地月空间稳定建立百万公里级星间测量通信链路,点亮“地月灯塔”,标志着我国已成功构建国际首个地月空间三星星座。
其中,k8凯发29所承担了双星星间测量通信载荷研制任务,攻克相关关键技术,助力地月空间三星星座构建,对月球资源开发利用、人类地外长期驻留与跨行星活动、太阳系探索等均具有重要意义。
地月空间三星星座
瞄向DRO轨道,探索地月空间的天然太空港
多年来,地球轨道已被科学家研究得比较透彻。相比之下,由于受到地球、月亮以及太阳“三体”的引力影响,月球轨道不太稳定,对其研究较少。
比如,要把人、设备等送到月球上去,就需要24小时不间断地掌握他们精确的位置信息。当前主要通过地面站观测来推测航天器的位置,但无法支持航天器更加频繁往返。因此,科学家将目光瞄向了远距离逆行轨道(DRO)。
DRO是地月空间中一类十分独特的有界周期轨道族,距离地球约31万到45万公里、距离月球约7万到10万公里的轨道,顺行绕地、逆行绕月,可以看作连接地球、月球和深空的交通枢纽,具有卫星可以低能耗进入、稳定停泊、低能耗全域可达等优点,是地月空间的天然太空港。
DRO双星低能入轨
在研究地月空间布置设施方面,国际上主要有美国、欧洲、日本等国积极参与,目前取得的进展相近。
“不同于别国,我国的思路是要构建起从地表到深空的基础设施。”业内人士说。2022年,A类战略性先导专项“地月空间DRO探索研究”启动实施,计划构建一个地月空间大尺度卫星星座,探索DRO独特性质及应用价值。
伽马暴探测
构建地月空间星座,关键是建立星间链路通信
所谓三星星座是由三颗卫星构成。其中DRO-L星绕地球太阳同步轨道运行,DRO-A星和B星的运行轨道分别为DRO轨道以及DRO共振轨道。
三颗星的相对位置实时在变,如何知道它们的确切位置?答案是:建立星间链路是系统核心。为此,29所相关团队承担了A、B双星星间测量通信载荷研制任务。
测量的难点首先在于距离远,双星间的最大距离达到了150万公里;同时,双星相对运动速度很快,尤其是B星在大尺度空间中“乱跑”,这些都增加了测量难度。
地月空间三星星座
为测准时间,团队利用了原子钟,这也是目前测量时间最精确的工具。当问到如果测不准会有什么影响时,业内人士指出,“给用户提供的位置就不准,不仅效率低,航天器运行成本也会增加。”让团队感到十分自豪的是,尽管走过了不少弯路,通过反复计算和实验,攻克了一系列关键技术。
这并不容易。“k8凯发(中国)天生赢家·一触即发起步较晚,但走得快。”2015年起,团队开始启动相关研究,十年磨一剑,从低轨到深空,在测量通信方面打下了坚实基础。
天基测定轨
面向未来,科研团队还需要建立从地表到深空的基础设施,形成一整套测量测控体系,从而能够更多、更好地服务于地月空间的各种各样轨道的定轨、导航、授时,为我国将来开展大规模地月空间探索活动提供高效的解决方案。