月球軌道超長(zhǎng)波射電干涉儀任務(wù)發(fā)射成功
5月21日5時(shí)28分,我國(guó)嫦娥四號(hào)中繼通信衛(wèi)星“鵲橋號(hào)”和搭載的兩顆微衛(wèi)星(龍江一號(hào)、二號(hào))在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空!谤o橋號(hào)”將飛過月球,最終到達(dá)地月拉格朗日L2點(diǎn),最遠(yuǎn)距離地球約46萬(wàn)公里。龍江一號(hào)、二號(hào)攜帶超長(zhǎng)波干涉儀有效載荷,將在世界上首次實(shí)現(xiàn)空間超長(zhǎng)波雙星干涉測(cè)量。哈爾濱工業(yè)大學(xué)是龍江一號(hào)、二號(hào)衛(wèi)星的總體單位,中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心是科學(xué)任務(wù)的提出單位和有效載荷研制及數(shù)據(jù)處理的承擔(dān)單位,中科院國(guó)家天文臺(tái)月球與深空數(shù)據(jù)接收站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收。 龍江一號(hào)、二號(hào)與火箭分離后將各自飛往月球,運(yùn)行在近月點(diǎn)約300km,遠(yuǎn)月點(diǎn)約9000km的大橢圓軌道上。它們之間的距離將在1km到10km之間變化,編隊(duì)飛行。超長(zhǎng)波干涉儀的工作頻段為1MHz~30MHz。該頻段在無線電通信中稱為短波,是短波無線電通信和廣播,以及業(yè)余無線電愛好者的主要工作頻段。但在天文觀測(cè)中,這個(gè)波段屬于超長(zhǎng)波,由于電離層的反射,以及大量自然(如閃電)和人為信號(hào)的干擾,在地面上無法用這個(gè)波段實(shí)施天文觀測(cè)。即使將探測(cè)儀放到電離層之外的地球軌道衛(wèi)星上,距離地球干擾信號(hào)源也仍然很近,來自宇宙的背景射電輻射信號(hào)仍將被淹沒在大量噪聲之中。因此,最適合這個(gè)頻段觀測(cè)的軌道是月球軌道,且當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行到月球背面區(qū)域時(shí)。 因此,超長(zhǎng)波干涉儀將在月球背面進(jìn)行觀測(cè),并通過兩個(gè)微衛(wèi)星在國(guó)際上首次開展超長(zhǎng)波頻段的干涉實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中,將變化兩個(gè)微衛(wèi)星之間的距離,以獲得不同干涉基線的觀測(cè)數(shù)據(jù)。由于兩個(gè)微衛(wèi)星的編隊(duì)圍繞月球軌道旋轉(zhuǎn),其基線的方向也逐漸變化,在月球背面將獲得基線旋轉(zhuǎn)180度的效果。更進(jìn)一步,伴隨著地區(qū)/月球系統(tǒng)圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)以及軌道面的進(jìn)動(dòng),實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將獲得各個(gè)方向和長(zhǎng)度的基線測(cè)量結(jié)果,經(jīng)過圖像處理實(shí)現(xiàn)全天圖下的超低頻干涉測(cè)量結(jié)果。 超長(zhǎng)波干涉儀由可展開三正交偶極子天線、高穩(wěn)定接收機(jī)、數(shù)字處理單元以及星間通信、測(cè)距和時(shí)鐘同步一體化單元組成。其中,天線為空間中心和波蘭科學(xué)院合作研制,高穩(wěn)定接收機(jī)、數(shù)字處理單元以及星間通信、測(cè)距和時(shí)鐘同步一體化單元由空間中心研制。 對(duì)于任何目標(biāo)的圖像,干涉測(cè)量的原理是在圖像的傅里葉變換域(空間頻率域)采樣。一旦按照最小采樣間隔實(shí)施的測(cè)量點(diǎn)覆蓋了全部空間頻率域,就可通過做一次反傅里葉變換,獲得真實(shí)的目標(biāo)圖像。采用干涉測(cè)量在技術(shù)上的好處是,對(duì)固定不變的目標(biāo),可以分時(shí)進(jìn)行干涉測(cè)量,這樣就避免了采用直接成像時(shí)需要巨大孔徑天線在技術(shù)和可行性上的挑戰(zhàn)。 龍江一號(hào)、二號(hào)任務(wù),正是基于上述原理,在兩顆微衛(wèi)星上分別攜帶了一臺(tái)超長(zhǎng)波射電干涉儀,在空間形成一個(gè)可變基線的二元干涉儀系統(tǒng),通過兩顆微衛(wèi)星的相對(duì)運(yùn)動(dòng),分時(shí)采樣形成空間頻率域各種長(zhǎng)度和方向的干涉基線。這次實(shí)驗(yàn)的成功將為下一步采用多個(gè)微衛(wèi)星,效率更高的編隊(duì)方案,更短的時(shí)間內(nèi)完成采樣覆蓋,獲得全天超長(zhǎng)波背景圖奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。 |