Relæ satellit (Chang'e 7)

Relæ satellit
Type:	Relæ satellit
Land:	Folkerepublikken Kina Folkerepublikken Kina
Operatør:	CNSA
Mission datoer
Dimensioner:	600 kg
Størrelse:	140 × 140 × 85 cm (hus)
Begynde:	2024 (planlagt)
Startsted:	Wenchang Cosmodrome
Launcher:	Lang 5. marts
Driftstid:	8 år (planlagt)
Status:	under udvikling
Bane data
Orbital tid :	12 timer
Banehældning :	54,8 °
Apogee højde :	8600 km
Perigee højde :	300 km

Relæ satellit ( kinesisk 中繼衛星 / 中继卫星, Pinyin Zhongji Weixing ) er den arbejdstitel af et relæ satellit af den National Space Agency of China , som vil tage til månen i 2024 med Chang'e 7 missionen , og der skrånende 54,8 ° til månekvator, skal stærkt elliptisk bane på 300 × 8600 km stationeres. Dette er beregnet til at muliggøre kommunikation med missionskomponenterne, der opererer på månens bagside (lander, rover, lille sonde).

oversigt

Det fjerde trin i Folkerepublikken Kinas måneprogram, udforskningen af ​​polarområdet, forventes at begynde i 2024 . For månebasens placering er den sydlige kant af Sydpolen Aitken -bassinet allerede blevet bestemt på den anden side af månen. Mens Beijing Space Control Center kun skulle passe to robotter på bagsiden af ​​månen (Lander og Rover fra Chang'e 4 ), antages op til ti robotter til det fjerde trin - også med hensyn til den internationale måneforskningsstation planlagt med Roskosmos, der er aktive der på samme tid, hvilket gør en kompleks kommunikationsinfrastruktur nødvendig.

Først og fremmest skal relæ-satellitten Elsternbrücke, der har kredset i et halo-kredsløb omkring Lagrange-punktet L _{2 i} jord-månesystemet siden 2018, suppleres med en anden relæ-satellit. Elsternbrücke har den fordel, at der takket være jordstationerne i det kinesiske dybe rumnetværk , som er fordelt rundt om i verden, er en konstant forbindelse med månens bagside. Ulempen er, at gloriebaner omkring Lagrange -punkterne L ₁ og L ₂ iboende er ustabile, og satellitten bruger derfor 80 g brændstof til en lille kredsløbskorrektion manøvre cirka hver 9. dag. Af denne grund blev der valgt en meget stabil elliptisk bane rundt om selve månen til den nye relæsatellit, hvor den, siden dens bane længst væk fra månen ligger over den yderste side af det sydlige polarområde, har en linje synet i godt otte timer, altså to tredjedele af dets tolv timers kredsløb om den planlagte landingszone.

For fremtiden er det planlagt først at supplere systemet med en anden relæsatellit af denne type, derefter med yderligere satellitter i forskellige baner, med henblik på navigation i tilfælde af en bemandet landing også omkring det nærliggende Lagrange-punkt L ₁ .

konstruktion

Ved brændstof er satellitten, der vejer omkring 600 kg og har en planlagt levetid på mindst otte år, baseret på CAST-100 satellitbussen fra Hangtian Dong Fang Hong Satellite GmbH . Det bygges efter planer fra det kinesiske akademi for rumteknologi af den samme gruppe omkring chefdesigner Zhang Lihua (张立华, * 1970), der allerede var ansvarlig for relæ -satellitten Elsternbrücke. Huset måler 140 × 140 × 85 cm plus to solcellevinger med i alt seks moduler . Den galliumarsenid - triple celler tilvejebringe elektrisk strøm 1000 W; Et lithium-ion-batteri med en opladningskapacitet på 90  Ah er tilgængeligt på tidspunkter, hvor satellitten er i skyggen .

Driftsbane

Satellitten har fire hovedmotorer, hver med en stak på 20 N, samt tolv holdning kontrol motorer, hver med 5 N. Alle 16 motorer arbejder med den monergolic raketbrændstof hydrazin . Når satellitten har nået sin driftsbane, foregår positionskontrollen hovedsageligt via fire reaktionshjul , som er desaturerede med positionsstyringsmotorerne efter at have nået den maksimale hastighed, dvs. stoppet igen. Satellitten har tre stjernesensorer , to inertialmåleenheder og flere digitale solsensorer til orientering .

En udfoldelig parabolisk antenne med en diameter på 4,2 m og en antenneforstærkning på 44 dBi, som bruges til radiokommunikation med månens overflade, er blevet vedtaget fra Elsternbrücke . Der er 10 X-båndskanaler , der kan bruges samtidigt til radiokommunikation nedad til månen og 10 kanaler til kommunikation opad til satellitten. Den hastighed datatransmission til styrekommandoerne fra satellitten til robotterne er 1 kbit / s, hvis robotterne modtager dataene med en rundstrålende antenne, og 1 Mbit / s, hvis robotterne peger en parabolantenne ved satellitten. I den modsatte retning kan telemetri og nyttelastdata fra robotterne transmitteres opad med en hastighed på 50 kbit / s ved brug af en rundstrålende antenne og ved 10 Mbit / s ved brug af en parabolisk antenne. Signalerne demoduleres derefter og dekodes i satellitten .

Til overførsel af nyttelastdata til grundstationerne i det kinesiske videnskabsakademi , både robotterne på månen og fra selve satellitten - han bærer som en nyttelast en billeddannende partikeldetektor til observation af Jordens magnetotail - K er _en band brugt. Med kvadraturfaseforskydningstastning , kryptering med en lavdensitetskontrolkode og en vandrende bølgerørforstærker med 55 W udgangseffekt opnås en datatransmissionshastighed på 100 Mbit / s. Antennen, der bruges her, er en lille parabolisk antenne med en diameter på 60 cm i en kardanophængning , som er monteret på siden af ​​satellithuset, der vender mod jorden. Overførslen af ​​telemetri-data fra robotterne og selve satellitterne til de militære grundstationer i det kinesiske dybe rumnetværk samt kontrolkommandoerne derfra til satellitterne udføres ved hjælp af såkaldt "Unified S-Band Technology "(USB), hvor alle data er gemt på en enkelt Carrier-bølge, kan sendes i S-båndet. Satellitten har to USB-transpondere og seks omnidirektionsantenner til S-båndet til dette formål.

Systemerne er skiftevis redundante. Således kan telemetri og styresignaler også bruge K i tilfælde af svigt af S -båndssystemet _et overførselsbånd, og når K _a -båndet signalerer i løbet af sommerens regntid udsat for kraftig dæmpning af vanddråberne i landjorden atmosfære, kan nyttelastdata også overføres via S-båndet, men med en lavere dataoverførselshastighed. I lighed med et satellitnavigationssystem bruges det såkaldte " ankomsttidspunkt ", det vil sige en runtime- måling af signalerne mellem partnerne, der er involveret i kommunikationen, til at bestemme deres position i kredsløb eller på månens overflade med høj nøjagtighed .

Anvendes som radioteleskop

Orienteringen af CAST-100-bussen, der bruges til satellitten, kan ændres med 30 ° på mindre end 10 minutter. Det er derfor hensigten at bruge 4,2 m antennen som radioteleskop i løbet af de fire timer, satellitten tilbringer på hver bane over månens nordpol. Til dette formål skulle justeringsnøjagtigheden fordobles fra 0,1 ° til mindre end 0,05 ° eller 170 buesekunder . Satellitten skal bruges sammen med terrestriske teleskoper til langbaseret interferometri med en grundlinje på 400.000 km. Man ønsker at bestemme placeringen og sammensætningen af radiokilder uden for Mælkevejen , men også - som en del af det kinesiske dybe rumnetværk - rumfartøjers placering som asteroidesonden Tianwen -2 .

Til brug som radioteleskop er en afkølet X-bånds modtager til frekvensområdet 8–9 GHz med en støjtemperatur på mindre end 50  K og fire valgbare båndbredder (64, 128, 256 og 512 MHz) monteret på antennen . For nøjagtigt at kunne bestemme transittidsforskellen mellem satellitten og det terrestriske radioteleskop for et givet signal og dermed kunne beregne radiokildens eller rumfartøjets position (selve satellitens position kan bestemmes med en nøjagtighed på 30 m) har satellitten et atomur med en maksimal afvigelse på 10 ⁻¹² pr. sekund eller 10 ⁻¹⁴ om dagen. Modtager og ur tilsammen har en masse på 45 kg og har et gennemsnitligt strømforbrug på 220 W.

Sammenligning af relæ -satellitter

Her er en sammenligning af nogle af indikatorerne for de to månerestesatellitter:

Individuelle beviser

1. ^ ^{A b c d} Zhang Lihua: Udvikling og udsigter til kinesisk måne -relækommunikationssatellit. (PDF; 3,12 MB) I: sciencemag.org. 27. april 2021, adgang til 8. august 2021 . 
2. ↑ 嫦娥 七号 将 着陆 月球 南极 ， 喜鹊 号 中继 实现 月 地 通信 ， 其 速率 有多 高？ I: ednchina.com. 28. august 2020, adgang 7. august 2021 (kinesisk). 
3. ↑ 刘磊 et al.:地 月 平 动 点 中继 应用 轨道 维持. I: jdse.bit.edu.cn. 20. oktober 2015, adgang til 8. august 2021 (kinesisk). 
4. ↑ CAST 100 bus. I: cast.cn. 2. februar 2021, adgang til 8. august 2021 . 
5. ↑ 宋 猗 巍: 关于 开展 探月 工程 四期 嫦娥 七号 任务 载荷 竞争 择优 的 通知. I: clep.org.cn. 27. august 2020, adgang 9. august 2021 (kinesisk).