七夕节快到了,天上真的会有一个“鹊桥”供牛郎和织女相会吗?还真有!当然不是那种喜鹊用身体搭成的鹊桥,而是一颗名为“鹊桥”的中继卫星。
所谓中继卫星,就是一种通信卫星,主要用于数据的传输。中继就是信号的转发和分发,包括信号放大、校验这些环节。宇航员们能在空间站和地面通话,看奥运会直播,都离不开中继卫星的工作。但是“鹊桥”和其他中继卫星最大的区别是,它的位置在拉格朗日点L2。
什么叫拉格朗日点
拉格朗日点在宇宙中是真实存在的,简单来说,就是引力的平衡点。在两个大天体引力相互作用下,中间的某个小物体的运动轨迹,刚好相对于两个大天体保持基本静止,而不被两个大天体中的任何一个“吸过去”,那么这个小物体所在的这个平衡点,就是拉格朗日点。比如,地球与太阳之间的“地日拉格朗日点”,或者地球与月球之间的“地月拉格朗日点”。
需要注意的是,每两个大天体之间的拉格朗日点可不止一个,而是有五个,分别是L1、L2、L3、L4、L5。也就是说,从地球和月球的角度,在这五个点上的卫星看起来都是静止不动的。而“鹊桥”卫星这个小物体,就在地月拉格朗日点L2这个位置,围绕着月球转圈圈。
为什么是L2而不是其他
在五个点中,L1和L2是离地球最近的两个拉格朗日点。对于地月系统,L1点很适合建立空间站作为地月往返运输的交通枢纽。如果做科学考察,一般选择拉格朗日点L2。
地月拉格朗日点L2和地球之间的距离大概是38.4±6.5万公里,并且与太阳
的方向相反。这个位置离地球近,受太阳离子风危害要小。在地球、月球和太阳背后时,航天器可以更加清晰地观察到深空。同时L2点的卫星在地球和太阳的作用下,几乎是静止的,只需要消耗极少的燃料即可长期驻留,比较省钱。因此,拉格朗日点L2是人类太空探测器、天体望远镜定位的理想位置,也是国际深空探测的抢手位置。
L2上的“鹊桥”如何工作
“鹊桥”是中国首颗,也是世界首颗地球轨道外专用中继通信卫星。2018年5月21日,“鹊桥”在西昌卫星发射中心发射升空,就是直奔拉格朗日点L2去的。
当然,直接把卫星稳定在L2点也不行,因为对地球的通信将被月球遮挡。所以“鹊桥”实际进入的是绕地月L2点运行的“晕轨道”。那是一个不规则的三维曲线,并不在一个平面内。这个位置相比地球中继卫星“站得更高,看得更远”,能把巡视器与探测器在月球的科学数据实时传回地球。“玉兔二号”巡视器能顺利完成工作,“嫦娥四号”探测器能发回月球背面的照片,“嫦娥五号”能带回月壤等,这些都和“鹊桥”有关。
也就是说,如果没有神话中的鹊桥,牛郎就会与织女失联。而如果没有这颗“鹊桥”卫星,月球背面的嫦娥四号就会与地球失联。拉格朗日点,就是这类中继卫星的“办公地点”。
因为“办公地点”选得好,“鹊桥”卫星目前正在稳定超期服役。并且,一年只需消耗2千克燃料。(本报综合)