케차오 중계 위성

Queqiao relay satellite
케차오
케차오 위성 렌더링
임무유형통신 중계기
전파천문학
교환입니다.CNSA
코스파리드2018-045A Edit this at Wikidata
새캣43470
임무기간계획 : 5년
5년 10개월(진행중)
우주선 속성
버스CAST100[1]
제조사(주)디에프에이치위성
발사질량448.7kg (989lb)[1]
건질량325kg (717lb)
치수위성: 1.4 × 1.4 × 0.85[1] m
안테나: 직경[1] 4.2미터(14피트)
힘800W[1]
임무개시
출시일자2018년 5월 20일 21:28 UTC[2]
로켓3월 4C[2]
출시지시창위성발사센터 LC-3[2]
궤도 파라미터
기준계헤일로 궤도
지구-달 L점2 궤도선
오비탈 삽입2018년[3] 6월 14일
케차오 위성

케차오 중계 위성(중국어: 鹊桥号中继卫星, 피닌어: 콰차오 하오종즈 ì 웨익스 ī(, )은 중국의 달 탐사 계획을 위한 통신 중계 및 전파 천문 위성 중 첫 번째 위성입니다. 중국 국가우주국(CNSA)은 2018년 5월 20일 케차오 중계 위성을 지구-문 라그랑지안2 포인트[4][5] 케차오를 후광 궤도로 발사했습니다. 케차오는 이 위치에서 최초의 통신 중계 및 전파 천문 위성입니다.[3]

케차오("까치 다리")라는 이름은 중국의 소 무리와 직조 소녀에서 영감을 받아 만들어졌습니다.[4]

설계 및 개발

지구-달 라그랑지안 지점: 달 뒤에 있는 L2 주위의 후광 궤도에 있는 위성은 지구와 달의 먼 쪽을 모두 볼 수 있습니다.
Relay communication antenna with 4.2 m aperture on Queqiao
케차오에서 4.2m 구경의 중계 통신 안테나

퀘차오는 중국 우주 프로그램을 위한 심우주 전파 천문대일 뿐만 아니라 달의 먼 쪽에 있는 창어 4호 임무를 위한 통신 중계기 역할을 하도록 설계되었습니다.[4][6][7]

달 반대편에서는 지구와의 직접적인 통신이 불가능한데, 왜냐하면 전송이 달에 의해 차단되기 때문입니다. 통신은 착륙 지점과 지구를 명확하게 볼 수 있는 위치에 배치된 통신 중계 위성을 통과해야 합니다. 원형 궤도는 달성하기 쉽지만 주기적으로 위성을 착륙선이나 지구의 시야 밖으로 운반합니다. 여러 위성의 별자리는 더 많은 비용과 위험을 감수하면서 이 문제를 해결할 수 있습니다. 이를 염두에 둔다면, 위성을 달 주변이 아니라 달 반대편2 지구-달 시스템의 평형점 주위에 두는 것이 매력적인 선택이 됩니다.[8]

평형점 근처 궤도의 종류로는 랴푸노프 궤도, 후광 궤도, 리사쥬 궤도, 준후광 궤도 등이 있습니다. 랴푸노프 궤도는 달 뒤를 지나가며 오랜 기간 동안 지구와 교신할 기회가 제한되어 있어 고려되지 않았습니다. 리사쥬 궤도는 헤일로 궤도보다 정지 상태 유지가 덜 필요하지만, 가끔 달 뒤를 지나가기도 합니다. 준헤일로 궤도와 공유하는 특성인 비주기성은 안테나와 태양 배열의 포인팅을 유지하는 것을 더욱 복잡하게 만듭니다. 따라서 후광 궤도는 더 많은 역지 유지 비용을 들여 선택되었습니다.[8]

달 저편에 아폴로 임무를 위한 통신 중계기로서의 후광2 궤도는 1966년 로버트 W. 파콰르에 의해 처음 제안되었습니다.[9] 결국 아폴로를 위한 중계 위성은 발사되지 않았습니다.[10] 그 이후 많은 우주선들이 지구-태양계의 후광 궤도에서 작동했지만,[11] 지구-달 L 지점2 주변의 후광 궤도에서 통신 중계 위성이라는 파르쿠하르의 원래 아이디어를 실현한 것은 중국이 처음이었습니다.[12]

이 위성은 창어 2호 디자인을 기반으로 하고 있습니다.[13] 알루미늄 허니콤 샌드위치 플레이트 구조의 CAST100 소형 위성 버스와 여러 개의 3D 프린팅 부품을 활용합니다.[1]

달 표면과의 통신은 X 대역에서 수행되며, 고이득 4.2미터(14피트) 전개 가능한 포물선 안테나를 사용하는데, 이 안테나는 심우주 탐사 위성에 사용되는 가장 큰 안테나입니다.[14] 달 링크는 순방향 링크에서 PCM/PSK/PM 변조를 사용하고 역방향 링크에서 BPSK를 사용합니다. 착륙선과 로버의 전방 링크 데이터 속도는 125비트/s입니다. 반환 링크 데이터 속도는 착륙선의 경우 최대 555kbit/s, 로버의 경우 최대 285kbit/s입니다. 지구로의 데이터 전송은 BPSK 변조 모드에서 S 대역에서 작동하며, 최대 10 Mbit/s의 데이터 속도로 단일 중간 이득 나선 안테나를 사용합니다.[1][15]

미션

달 반대편 창어-4와 교신

2018년 5월 20일, 창어 4호가 발사되기 몇 달 전, 중국 시창 위성발사센터에서 3월 4C 로켓에 실려 퀘차오가 발사되었습니다.[2] 이 우주선은 추진체를 구하기 위해 달에 있는 중력 보조 장치를 사용하여 L에2 도달하는 데 24일이 걸렸습니다.[3] 2018년 6월 14일 케차오는 마지막 조정 연소를 마치고 달에서 약 65,000 킬로미터(40,000 마일) 떨어진 임무 궤도에 진입했습니다. 이것은 이 장소에 설치된 최초의 달 중계 위성입니다.[3]

케차오는 통신 중계 장비 외에도 초기 우주의 희미한 전파 신호를 감지하는 전파 천문학 실험인 네덜란드-중국 저주파 탐색기(NCLE)를 탑재하고 있습니다.[16] 이 기기는 우주 날씨를 연구하고 L의2 전파 배경 환경을 특성화하는 등 저주파 전파 영역에서 광범위한 관측을 수행하기 위한 것입니다. 달의 먼 쪽은 전파 천문학에 이상적인 환경입니다. 왜냐하면 달은 지구로부터 오는 인공적인 전파 간섭으로부터 기구들을 보호할 수 있기 때문입니다. 케차오의 1차 임무는 장비를 지구의 시야에 항상 고정시키고 1차 통신 중계 하드웨어의 전파 간섭에 노출시키는 것이지만, NLCE의 축적된 경험과 데이터는 미래의 심우주 전파 천문학 장비의 경로파인더 역할을 할 것입니다.[5] NLCE는 2019년 11월 27일 안테나를 성공적으로 배치했습니다.[17]

케차오는 쑨원대학교가 톈진 중력파 관측소 프로젝트의 파일럿 연구로 개발한 레이저 반사경을 추가로 장착하고 있습니다.[18]

룽장 1호와 룽장 2호는 케차오호를 2차 탑재체로 탑재해 과학용 미세위성 2호를 발사했습니다. 마이크로위성의 무게는 각각 45kg이며 크기는 50x50x40cm입니다.[19] 하얼빈 공과대학에서 개발된 이 초소형 위성은 300x3000 km 궤도를 따라 대형으로 날아다니며 초장파장 천문 간섭계를 수행했습니다.[20] 룽장 1호는 달 횡단 주입 직후 연락이 끊겼지만, 룽장 2호는 지난 5월 25일 고도 350x13700km의 달 궤도에 성공적으로 진입했습니다. 룽장 2호에는 압둘아지즈 과학기술왕이 제공한 초소형 광학 카메라가 장착되어 지구와 달 표면의 색상 이미지를 반환했습니다.[19] 2019년 1월 24일, 룽장 2호는 종말 기동을 수행하여 근일점을 500km로 낮췄습니다. 궤도는 2019년 7월 31일 UTC 14:20에 달 표면의 먼 쪽에 충돌하는 미세 위성의 중력 섭동으로 인해 점차 붕괴되었습니다.[20]

국제협력

중국과 네덜란드 라드보드 대학은 네덜란드-중국 저주파 탐사기(NCLE)를 공동으로 연구했는데, 이는 전파 천문학 실험입니다.[17] 중국은 또한 미래의 미국 달 임무에 창어 4호 탐사선과 퀘차오 중계 위성을 사용하라는 NASA의 요청에 동의했습니다.[21]

참고문헌

  1. ^ a b c d e f g Zhang, LiHua; Xiong, Liang; Sun, Ji; Gao, Shan; Wang, XiaoLei; Zhang, AiBing (2019-02-14). "Technical characteristics of the relay communication satellite "Queqiao" for Chang'e-4 lunar farside exploration mission". Scientia Sinica Technologica (in Chinese). 49 (2): 138–146. doi:10.1360/N092018-00375. ISSN 2095-946X. S2CID 88483165.
  2. ^ a b c d Barbosa, Rui; Bergin, Chris (2018-05-20). "Queqiao relay satellite launched ahead of Chang'e-4 lunar mission". NASASpaceFlight.com. Archived from the original on 2020-11-09. Retrieved 2021-10-17.
  3. ^ a b c d Xu, Luyuan (15 June 2018). "How China's lunar relay satellite arrived in its final orbit". The Planetary Society. Archived from the original on 17 October 2018.
  4. ^ a b c Wall, Mike (18 May 2018). "China Launching Relay Satellite Toward Moon's Far Side Sunday". Space.com. Archived from the original on 18 May 2018.
  5. ^ a b "Queqiao". NASA.
  6. ^ Emily Lakdawalla (14 January 2016). "Updates on China's lunar missions". The Planetary Society. Archived from the original on 17 April 2016. Retrieved 24 April 2016.
  7. ^ Jones, Andrew (24 April 2018). "Chang'e-4 lunar far side satellite named 'magpie bridge' from folklore tale of lovers crossing the Milky Way". GBTimes. Archived from the original on 24 April 2018. Retrieved 28 April 2018.
  8. ^ a b Wu, Weiren; Tang, Yuhua; Zhang, Lihua; Qiao, Dong (2017-12-12). "Design of communication relay mission for supporting lunar-farside soft landing". Science China Information Sciences. 61 (4): 040305. doi:10.1007/s11432-017-9202-1. ISSN 1869-1919. S2CID 22442636.
  9. ^ Robert Farquhar (1966). "Station-Keeping in the Vicinity of Collinear Libration Points with an Application to a Lunar Communications Problem". AAS Science and Technology Series: Space Flight Mechanics Specialist Symposium. 11: 519–535.Robert Farquhar (1966). "Station-Keeping in the Vicinity of Collinear Libration Points with an Application to a Lunar Communications Problem". AAS Science and Technology Series: Space Flight Mechanics Specialist Symposium. 11: 519–535.Farquhar, R. W.: "자유점 위성의 제어와 사용", 박사. 논문, 항공우주학과, 스탠포드 대학교, 캘리포니아, 스탠포드, 1968, pp. 103, 107-108.
  10. ^ Schmid, P. E. (June 1968). "Lunar Far-Side Communication Satellites" (PDF). NASA. Retrieved 2008-07-16.
  11. ^ Dunham, D.W. and Farquhar, R.W.: "Libration-Point Missions 1978-2000", Libation Point Robits and Applications, Parador d'Aiguablava, Spain, 2002년 6월
  12. ^ Xu, Luyuan (2018-06-15). "How China's lunar relay satellite arrived in its final orbit". The Planetary Society. This is the first-ever lunar relay satellite at this location.
  13. ^ 미래의 중국 달 임무: Chang'e 4 - Farside Lander and Rover. 데이비드 알. 윌리엄스, 나사 고다드 우주 비행 센터. 2018년 12월 7일.
  14. ^ "鹊桥号发射成功 将成为世界首颗连通地月中继卫星". 2018-05-21. Archived from the original on 2018-05-27. Retrieved 2018-05-26.
  15. ^ 창어 4 중계 위성, 케차오: Wayback Machine에서 2018년 5월 21일 보관된 지구와 신비한 달의 먼 길 사이의 다리. 쉬, 루옌, 행성 협회. 2018년 5월 19일. 2018년 5월 20일 검색됨
  16. ^ Vecchio, Antonio; Bentum, Mark; Falcke, Heino; Boonstra, Albert-Jan; Ping, Jinsong; Chen, Linjie; Klein-Wolt, Marc; Brinkerink, Christiaan; Rotteveel, Jeroen; Pourshaghaghi, Hamid; Karapakula, Sukanth (2021-01-01). "The Netherlands-China Low-frequency explorer (NCLE)". 43rd Cospar Scientific Assembly. Held 28 January - 4 February. 43: 1525. Bibcode:2021cosp...43E1525V.
  17. ^ a b Bartels, Meghan (2 December 2019). "Radio Telescope Unfurls 3 Antennas Beyond the Far Side of the Moon". Space.com.
  18. ^ Lsquirrel (2018-05-20). "鹊桥号启程，为嫦娥四号登陆月球背面架设通信桥梁". 果壳网. Archived from the original on 2019-01-04. Retrieved 2019-01-04.
  19. ^ a b "Chinese satellite snags new views of Earth from lunar orbit". The Planetary Society. Retrieved 2021-10-17.
  20. ^ a b "Lunar Orbiter Longjiang-2 Smashes into Moon". The Planetary Society. Retrieved 2021-10-17.
  21. ^ Needham, Kirsty (19 January 2019). "Red moon rising: China's mission to the far side". The Sydney Morning Herald.