Kommunikation mit der anderen Seite des Mondes - Satellitenrelais "Tseyutsyao" (Elsterbrücke)



Die Hauptsache in einem komplexen technischen Projekt ist die Organisation einer stabilen Verbindung zwischen allen Komponenten.

Der erste Teil der Chang'e-4-Mission war die Organisation eines Kommunikationskanals mit den Geräten auf der anderen Seite des Mondes. Vor sechs Monaten begann die Ära der Relaisfunkkommunikation mit der anderen Seite des Mondes.

Wie dies gemacht wurde, welche Daten zwischen den Geräten auf dem Mond (dem Landemodul und dem Rover) und dem Relaissatelliten jenseits des Mondes übertragen werden, wie die Kommunikation mit dem MCC auf der Erde (über das Weltraumkommunikationszentrum) weiter organisiert ist und mit welchen Datenraten hier beschrieben wird.

Der Kommunikationskanal ist ein dünner unsichtbarer Faden, der die Rückseite des Mondes und die Erde verbindet. Er sollte leicht und einfach zu implementieren sein, aber auch in Bezug auf Knotenausfälle zuverlässig, da ohne diesen einzigen Kommunikationskanal die Geräte auf der Rückseite des Mondes verloren gehen und bereitgestellt werden selbst (seit einiger Zeit Automatisierung).


Alles begann mit einer Legende.



Elsterbrücke (chinesische Legende)
Es war einmal ein Hirte namens Nulan.
Da er ein Waisenkind war, lebte er lange im Haus seines Bruders.
Die Schwiegertochter warf ihn raus und das Leben war von ständigem Nebel bedeckt.
Eine leere Tasche, nur ein Ochse, um ihm nicht reich zu sein.

Der Ochse sprach plötzlich und sagte, er sei das Sternbild Stier
Im Himmel sehr überrascht Nyulan mit dieser Nachricht,
Übrigens sagte er das vom himmlischen Vater
Einmal von einem Stern gehört - Er Weber, himmlisch.

„Sie kommt vom Himmel herab, um in den frühen Morgenstunden zu baden.
Durch seine wunderbare Schönheit kann niemand damit vergleichen.
Stehlen Sie lieber Ihre Kleidung und behalten Sie sie im Auge.
"Lass sie nicht nach Hause rennen, die schönste Königin!"

Zum Flussufer hinuntergehen, ein guter Moment, um zu fangen,
Der Hirte Nyulan griff mit einem Sprung nach seinen Kleidern
Ein Stern namens Jinyu hörte einen sanften Liebesruf.
Ein Feuer strahlender Hoffnung brannte in seiner Seele.

Das Flusswasser ist so warm, Jinju schwamm selig,
Ihre verspielte Welle wurde plötzlich an Land gespült.
Aber es gibt keine Kleider, und sie spürt das Unglück der Tiefen.
Machtlos war es nicht der Sand, der sich hinsetzte, über welche Schwierigkeiten zu messen ?!

Eine dringende Notwendigkeit, zu ihrem Sternenhimmel zurückzukehren, aber wie?
Nackt zurück gehen? Der himmlische Vater wird sie nicht verstehen!
Wofür wird sie bestraft? Oder hat sie vielleicht ein Zeichen bekommen?
Das Schicksal ist veränderlich, manchmal ... sie wurde interessiert ...

Als Nulan sah, dass Jinyu ihre Tränen fallen ließ, erstarrte sie.
Und als sie ihren klaren Blick zum Himmel wandte, schluchzte sie.
Ich konnte sie nicht ruhig leiden sehen, weil sie böse war
Er wollte überhaupt keinen Stern, dann sank sein Herz vor Schmerz.

Hinter den Büschen ging er zu ihr, streckte seine Kleidung aus und sagte:
"Bitte, Jinju, vergib mir, ich wusste nicht was ich tat,
Nimm deine Kleider, krank von mir, diesen seltsamen Karneval,
Aber weißt du, ich liebe dich von ganzem Herzen, so etwas ... "

Jingyu zog sich an und rannte schnell in den Himmel.
Der Herr des Himmels erfuhr nichts von diesem Abenteuer.
Nyulan gewann ihr Herz, ihre Augen voller Tränen.
Irdische Liebe - das ist jetzt ihr Zweck.

Nachdem Jingyu und Nyulang wieder vom Himmel herabgestiegen waren, fanden sie Glück.
Sie webte Tag und Nacht, und er arbeitete auf dem Feld,
Das Leben blühte mit Liebe, Frieden und Harmonie in der Familie.
Tyandi * wurde wütend, als er von ihrem freien Leben hörte.

Er befahl seiner Frau zurückzukehren und Jinju zu bestrafen.
Für ihre Bereitschaft und sich von Nyulan zu trennen.
Wangmu ** erfüllte den Befehl, der Herr überprüfte alles selbst.
Der Stern von Jinju brennt wieder, aber mit Hilfe der Täuschung.

Nyulan eilte seiner Frau nach und nahm seine Tochter mit,
Der himmlische Ochse half ihnen allen, schnell in den Himmel zu steigen.
Sie sind im Sternbild Stier, niemand kann ihnen helfen
Um Jinyuy einzuholen, trennten sie sich für immer so lächerlich.

Die Milchstraße trennte sie - der himmlische Fluss fließt,
Es gibt keine Möglichkeit, es zu überqueren, der Herr freut sich darüber.
Und im Himmel niedergelassen in den Herzen von zwei, die sich für immer sehnen,
Sie sehen sich, aber leider werden sie sich nicht mehr treffen.

Ich habe etwas über die große Liebe der Elstern und aus aller Welt gelernt
Sie strömten zusammen und bildeten vor Freude eine Brücke zu den Herzen zweier.
Der Herr des Himmels erlaubte ihnen, sich nur am ersten Tag zu treffen -
Der siebte Monat, der siebte Tag in jedem August. ***

Wenn sie sich einmal im Jahr treffen, sind ihre Herzen voller Freude.
Die magische Brücke für Versammlungen wurde ihnen auf höchstes Kommando gegeben.
Und nach dem Treffen halten sie die Liebe für ein Jahr als Geschenk des Frühlings,
In den Herzen von zwei brennt sie und schenkt Vergnügen ...

* Tyandi - himmlischer Herr
** Wangmu - himmlische Geliebte
*** - Kalkül nach dem Gregorianischen Kalender

Herausforderung

Eines der Hauptprobleme bei der Untersuchung der anderen Seite des Mondes ist das mit der Organisation der Kommunikation verbundene Problem, da die Geräte auf der anderen Seite des Mondes nicht für die Kommunikation direkt von der Erde aus verfügbar sind (die Rückseite ist aufgrund des Phänomens der Gezeitenerfassung von der Erde aus nie sichtbar), um Signale zu übertragen Auf dem Kanal "Erde <-> die Rückseite des Mondes" wird ein separates und spezielles Satellitenrelais für die Kommunikation benötigt.

Mit dem Satellitenrelais sollten folgende Aufgaben erledigt werden:

- Organisation des (ersten in der Welt) Datenkanals "die Rückseite des Mondes <-> Erde";

- die Verfolgung des Abstiegsfahrzeugs Chang'e-4 und die Datenübertragung zu organisieren, wenn das Gerät Mondmanöver und den Landevorgang auf der anderen Seite des Mondes durchführt;

- Übertragung der vollständigen Kontrolle der an die Mondoberfläche des Mondes gestarteten Geräte (Chang'e-4-Modul und Yutu-2-Rover) an das MCC auf der Erde unter Verwendung der Subsysteme für Tracking-, Telemetrie- und Übertragungsbefehle (TT & C - Subsystem für Tracking, Telemetrie und Befehl) ;;

- wissenschaftliche Daten unabhängig voneinander über separate Kommunikationskanäle vom Chang'e-4-Modul und vom Yutu-2-Rover empfangen und diese Daten an das MCC auf der Erde senden;

- eigene wissenschaftliche Experimente durchführen (unter Verwendung eines integrierten Niederfrequenzspektrometers) und die erhaltenen wissenschaftlichen Daten an das MCC auf der Erde übermitteln;

- Aufnahme einer Weltraumkamera an Bord und Übertragung von Fotos an das MCC auf der Erde;

- den Datenkanal „die Rückseite der Mond-Erde“ mindestens 5 Jahre lang in einem Betriebsmodus halten, nachdem der Satellit in einer Umlaufbahn jenseits des Mondes zu arbeiten begann (die maximale geschätzte Lebensdauer beträgt bis zu 10 Jahre);

- Die Software und Hardware des Satelliten ist nicht nur für ein Chang'e-4-Projekt geeignet, da die Lebensdauer des Chang'e-4-Startmoduls ein Jahr beträgt und der Yutu-2-Rover drei Monate lang funktioniert Diesmal hat es sich jedoch bereits fast verdoppelt, so dass der Repeater-Satellit nach dem Ende des Chang'e-4-Projekts weiter an neuen Forschungsarbeiten und der Organisation von Kommunikationskanälen mit neuen Geräten auf der anderen Seite des Mondes beteiligt sein wird.

Lösung

Es wurde ein einzigartiger Repeater-Satellit entwickelt, der in eine Halo-Umlaufbahn um den speziellen schwerkraftstabilen Lagrange-Punkt Erde-Mond L2 gebracht werden soll, von dem aus er bei einem Temperaturabfall von bis zu 300 Grad Celsius jederzeit eine direkte Sicht auf die Erde und die andere Seite des Mondes beibehält.

Ingenieure der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie (CAST) hatten nur 30 Monate Zeit, um einen Relaissatelliten zu entwickeln.

Im Dezember 2015 begannen die Entwurfsarbeiten, zwei Jahre später wurde bereits der endgültige Prototyp des Satelliten hergestellt, der nach Tests und Tests für den Start in den Weltraum vorbereitet wurde.

Das Weltraumkommunikationsteam arbeitete mit einer Gruppe von Wissenschaftlern und Ingenieuren zusammen, die Mondfahrzeuge für das Chang'e-4-Projekt entwickelten und verkauften - das Chang'e-4-Landemodul und den Yutu-2-Rover, deren Kommunikation die Hauptaufgabe ihres Projekts war.

Das Team der Weltraumkommunikationsingenieure der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie hatte bereits 2015 Erfahrung in der Entwicklung von Satelliten, Weltraumkommunikationsgeräten mit großer Reichweite und dem Management von Mondraumfahrzeugen:

  • Am 7. November 2007 wurde der erste chinesische Mond-Satellit Chang'e-1 gestartet.
  • Am 1. Oktober 2010 wurde der Forschungssatellit Chang'e-2 gestartet, der bis zum 9. Juli 2011 auf der Mondumlaufbahn arbeitete und ihn dann verließ, um den Lagrange-Punkt L2 des Sun-Earth-Systems zu erreichen (in 1,5 Millionen) Kilometer von der Erde entfernt) für die Durchführung wissenschaftlicher Experimente;
  • Das Chang'e-3-Landemodul und der Yutu-Rover wurden am 14. Dezember 2013 erfolgreich auf der sichtbaren Seite des Mondes gelandet, während das Chang'e-3-Landemodul noch mit dem MCC auf der Erde kommuniziert.

Die Kommunikationsingenieure der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie hatten jedoch eine enge Frist, die Startdaten des Repeater-Satelliten und sein Eintritt in die Arbeitsbahn konnten nicht gestört werden, da bei jedem Notfall oder abnormalen Betrieb der Satellitenelemente - der Start des Raumfahrzeugs Chang'e-4 mit dem Mondrover "Yutu-2" auf der anderen Seite des Mondes wäre zum geplanten Zeitpunkt nicht möglich, verzögert oder sogar abgesagt.

Im Allgemeinen war 2018 ein sehr arbeitsreiches Jahr für chinesische Weltraumsignalisten.

Aber sie haben alles getan - der 425 Kilogramm schwere Repeater-Satellit „Tseyuqiao“ (übersetzt als „Die Elsterbrücke“) an der Chinesischen Akademie der Weltraumtechnologien wurde in eigenen Einrichtungen entworfen und hergestellt (Ingenieure aus den Niederlanden wurden für eine gemeinsame wissenschaftliche Zusatzlast angeschlossen - Installation eines speziellen Niederfrequenz-Teleskopspektrometers auf dem Satelliten-Repeater) und Start zur geplanten Zeit und mit voller Funktionalität.

Die CAST-100-Plattform der Chinesischen Akademie der Weltraumtechnologien wurde zur Erstellung des Repettersatelliten Tseyuqiao verwendet. Spezialisten des chinesischen Unternehmens DFH Satellite Co., Ltd waren an dessen Design und Produktion beteiligt. (DFHSat), das eng mit CAST zusammenarbeitet und im Besitz von China Spacesat ist.

Die Satellitenplattform CAST-100 umfasst:

  • dreiachsiges Stabilisierungssystem, Navigationssteuerungssystem, thermisches Überwachungssystem;
  • Einkomponenten-Kraftwerk mit 100 kg wasserfreiem Cäsiumbrennstoff (Hydrazin) mit einem Gesamtschub von 130 H (Newton), 12 Motoren - 8 Motoren mit jeweils 5 N (jeweils zwei auf der Unterseite des Würfels) und 4 Zentralmotoren mit jeweils 20 N;
  • ein integriertes Stromversorgungssystem bestehend aus zwei Solarmodulen (die maximale Ausgangsleistung der Solarbatterie beträgt ca. 800 W) von 3,8 m2 und einem hochenergetischen Lithium-Ionen-Akkupack mit 45 A / h.

Das Gesamtgewicht des Repeater-Satelliten beträgt 425 kg, er hat eine quaderförmige Form mit einer Größe von 1,4 m × 1,4 m × 0,85 m, sein Körper besteht aus einer Aluminium-Wabensandwichstruktur.

Die folgenden Systeme wurden der CAST-100-Satellitenplattform als Nutzlast (primär und sekundär) hinzugefügt:

1) Die Hauptlast ist ein Funkrelais.

Das Tseyuqiao Satellite Repeater Radio Repeater System arbeitet im X-Band und S-Band.

Das X-Band wird für die Kommunikation mit dem Chang'e-4-Landemodul und dem Yutu-2-Rover verwendet. Vier Kanäle sind mit einer Datenübertragungsrate organisiert:

  • Richtung "Rover \ Landemodul <-> Satellitenrelais" 256-280 Kilobit / s;
  • Richtung „Satellitenrelais <-> Rover / Landemodul“ 125 Bit / s.

Das S-Band dient zur Datenübertragung zur Erde - ein Kanal ist mit einer Datenübertragungsrate von 2 Megabit / s organisiert.

TTC & C-Telemetriedaten (USB + VLBI) werden mit einer Geschwindigkeit von 1000/2048 bps übertragen.

Die Struktur des Funkrelais umfasst eine einzigartige Parabolantenne mit einem Durchmesser von 4,2 Metern, die sich wie ein Regenschirm öffnet, nachdem das Satellitenrelais in eine funktionierende Umlaufbahn eingetreten ist.

2) zusätzliche Belastung:

  • Niederländisches niederfrequentes experimentelles Radioteleskop (NCLE) mit drei Fünf-Meter-Antennen, mit denen niederfrequente Funkemissionen aus dem frühen Universum aufgezeichnet werden, um seine Struktur zu untersuchen;
  • Ein Weitwinkel-Laserreflektor zur Messung der Entfernung zwischen einem Raumschiff und einer Bodenstation, der von der Sun Yat-sen-Universität in der südchinesischen Provinz Guangdong entwickelt wurde und zur weltweit längsten Laserentfernungsmessung zwischen einem Repeater-Satelliten und einem Observatorium auf der Erde verwendet wird.
  • eine Kamera, die auch für die Aufnahme von Asteroiden auf dem Mondrücken vorgesehen ist;
  • Um die Öffentlichkeit für Weltraum- und Monderkundungsprojekte zu interessieren, lud die China Space Agency (CNSA) alle ein, ihre Wünsche für die Mond- und Weltraumforschung aufzuschreiben, und der Relaissatellit trägt die Namen von Zehntausenden von Teilnehmern an dieser Veranstaltung und ihre Botschaften.

Wissenschaftliche Belastung:



Hier ist eine Kamera, die auf einem Repeater-Satelliten montiert ist:



Ein Beispiel für ein Foto von einem Repeater-Satelliten:



Laserreflektor (Zeichnung):



Repeater-Satellit "Tseyuqiao":



Wie werden die Elemente des Repeater-Satelliten (Antenne, Batterien und Spektrometer) sichtbar:



Mit Ingenieuren im Labor (für Maßstab):



Antenne (Antenneneinheit selbst links, bereits auf dem Satelliten rechts installiert):



Bei Tests geöffnet:



Wissenschaftliche Ausrüstung (drei Antennen eines Niederfrequenz-Radioteleskops im gleitenden Zustand, jede 5 Meter lang):







Eine 1 bis 3 Kopie des Repeater-Satelliten im Weltraummuseum:





Über die Parabolschirmantenne und ihre Entstehung

Ingenieure der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie haben verschiedene Antennenoptionen für den Repeater-Satelliten entwickelt, unter anderem in Form eines Regenschirms mit einem Durchmesser von 420 Zentimetern in offener Form.

An der Entwicklung und Herstellung einer solchen Antenne waren ... Textiltechnologen und Uhrmacher beteiligt.

Nur durch die gemeinsame Arbeit von Kommunikationsingenieuren und Spezialisten der Uhren- und Textilindustrie im Labor der Chinesischen Akademie der Weltraumtechnologien konnte die schwierige Aufgabe gelöst werden, die kleinsten Elemente des Metallgitters der Antenne und ihrer 18 Kanten so zu gruppieren, dass sie für Transport und Start auf die richtige Größe gefaltet werden konnte und im Weltraum konnte sie sich wie ein Sonnenschirm umdrehen.







Antennenelemente halten Temperaturänderungen von mehr als 300 Grad Celsius stand.

Dutzende von Tests und Testprogrammen für Antennenkomponenten und deren Generalmontage wurden in speziellen Laboratorien der Chinesischen Akademie der Weltraumtechnologien durchgeführt, bevor sie auf einem Repeater-Satelliten installiert wurden.

Die Antenne verfügt über einen speziellen Antriebsmechanismus zur Steuerung der Richtungsverfolgung, mit dem Sie die Richtung der Antenne im Entwurfsbereich in Schritten von 0,2 ° steuern können.

Visualisierung des Einsatzes der Antenne im Weltraum:



Antennenelemente sind von Umgebungsbedingungen bei niedrigen Temperaturen betroffen. Die Temperatur einiger Rippen, Spannkabel, Drahtgeflechte und anderer Komponenten an der Antenne wird unter -200 ° C fallen, was bei der Herstellung berücksichtigt werden musste.





Probleme, begrenztes Budget für Entwicklung und Produktion

Während der Entwicklung des Repeater-Satelliten haben die Ingenieure das Design des Telekommunikationssystems Chang'e-3 so weit wie möglich geerbt, sodass es fast keine Probleme gab, die Schulter der Kommunikationskanäle „Satelliten-Relais <-> Geräte auf der anderen Seite des Mondes“ zu implementieren.

Durch den Repeater-Satelliten werden die empfangenen und demodulierten Daten vom Chang'e-4-Landemodul und vom Yutu-2-Rover gemäß dem Kommunikationsprotokoll kombiniert und über ein direktes Weltraumkommunikationssystem an das MCC zur Erde übertragen.

Das Hauptproblem bei der Implementierung der Schulter des Kommunikationskanals "Satellitenrelais <-> Geräte auf der anderen Seite des Mondes" bestand darin, dass die maximale Entfernung dieses Kanals etwa 80.000 km beträgt und die Signaldämpfung bei dieser Entfernung 210 dB erreicht. Daher mussten die Ingenieure ein Gleichgewicht zwischen der Bandbreite des Kommunikationskanals, der dynamischen Änderung der Positionen von drei Geräten (Satellit, Landemodul und Rover) sowie dem Leistungssteuerungssystem des Funkrelais finden.

Das optimale Arbeitsschema für sie war wie folgt: Telemetriedaten werden in beliebiger Entfernung von den Geräten an der Oberfläche zum Relaissatelliten übertragen, aber die Übertragung wissenschaftlicher Daten (große Datenmengen) wird organisiert, wenn die Ausrichtung von zwei Geräten (Satellitenrover oder Satellitenlandung) erfolgt Modul) ist relativ stabil und die Leistung aller Geräte reicht aus, um einen Kanal mit der erforderlichen Bandbreite zu organisieren.

Beispielsweise müssen Yutu-2-Rover-Antennen so konfiguriert werden, dass sie auf einen Repeater-Satelliten zeigen, um Steuersignale korrekt zu senden und zu empfangen, während die Solarmodule des Rovers optimal geneigt sein sollten, um viel Sonnenlicht zu empfangen Maximieren Sie die Stromerzeugung zum Zeitpunkt der Datenübertragung.



Auf der Schulter des Kommunikationskanals „Satellite-Relay <-> MCC on Earth“ wird die Genauigkeit der Ausrichtung der Relaisantenne kalibriert (Entfernung beträgt 480000 km), nachdem der Relay-Satellit in eine Halo-Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 des Earth-Moon-Systems eingetreten ist.

Während des Kalibrierungsprozesses wird die Relaisantenne des Relaissatelliten an das Shanghai Astronomical Observatory der Chinesischen Akademie der Wissenschaften gerichtet. Von der Erde aus wird das Signal mit einer Bodenantenne mit einer Apertur von 65 Metern verfolgt. Die Testergebnisse zeigen, dass die Relaisantenne mit einer hohen Verstärkung eine Richtungsabweichung von weniger als 0,1 ° aufweist, was die Anforderungen für dieses Projekt erfüllt.

Der Repeater-Satellit führt täglich einen Selbsttest seiner Systeme durch - er überprüft die Schlüsselfunktionen und Leistungsindikatoren (HF-Modulationseigenschaften, Erfassungszeit, Übertragungsverzögerung und Datenformat) des Relaissystems. Die Testergebnisse werden an das MCC auf der Erde gesendet, wo sie auf Übereinstimmung mit den Entwurfsanforderungen analysiert werden.

Kalibrierung und Prüfung sind erforderlich, da das Satellitenrelais aufgrund thermischer Verformung und anderer Faktoren in der Arbeitshalo-Umlaufbahn liegt und die tatsächliche Umlauforientierung der Relaiskommunikationsantenne Abweichungen in der Führung aufweist, die korrigiert und auf Änderungen überprüft werden müssen.

Geschätzte thermische Verformung von Antennenelementen (in mm) bei unterschiedlichen Temperaturen: Die



Kosten für die Konstruktion, Herstellung und den Start des Chang'e-4-Missionsgeräts waren streng begrenzt. Und die Möglichkeit, die Kosten sogar geringfügig zu überschreiten, bestand nicht nur nicht, sondern die Ingenieure waren motiviert, Teile und Elemente des Projekts zu minimieren, ihre Funktionalität zu verfeinern und zu erweitern, um die Gesamtproduktionskosten zu senken und die Kosten zu senken.

Daher wurde der Repeater-Satellit ursprünglich mit einem relativ geringen Gewicht (425 kg) entwickelt, so dass die Kosten für Produktion und Start minimal waren.

Wurden Backup-Relay-Satelliten erstellt? Dies ist eine interessante Frage - als Option wurden mehrere Prototypen hergestellt, aber nur einer, der am meisten getestete, wurde auf den Markt gebracht.

Was passiert, wenn der Relaissatellit im Weltraum ausfällt? Natürlich gibt es in seiner Zusammensetzung mehrere überlappende Elemente, die für das Projekt am kritischsten sind - Teile des Bordcomputers, des Stromversorgungssystems und des Funkrelais.
Wenn der Satellit seine Arbeitsbahn jenseits des Mondes erreicht, ist seine Betriebsfähigkeit maximal und seine Lebensdauer kann bis zu 10 Jahre betragen.

Das größte Problem, das ein Repeater-Satellit haben kann, ist eine tödliche Beschädigung der Antenne. Daher wurde sie in Form eines riesigen Regenschirms mit einer Netzinnenbeschichtung hergestellt, die von Mikrometeoriten beschädigt werden kann, ohne den Funktionsteil zu deaktivieren. Und die Wahrscheinlichkeit, dass ein großer Meteorit mit einem Relaissatelliten kollidiert, ist sehr gering.

In diesem Fall kann der Kommunikationskanal „Erde auf der anderen Seite des Mondes“ innerhalb von 30 Tagen wiederhergestellt werden, indem ein neuer Relaissatellit gestartet und in eine funktionierende Umlaufbahn jenseits des Mondes gebracht wird.

Die Ingenieure der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie hatten nach der Schaffung des Relaissatelliten folgende neue Aufgaben:

  • Bereiten Sie den Relaissatelliten für den Start auf einer Trägerrakete vor und begleiten Sie den Start.
  • - ;
  • L2 «-»;
  • , «-4» 2018 ;
  • «-4» 2018 , «-4» ;
  • 3 2019 «-4», ;
  • «-4» «-2», .

Start und Betrieb im Weltraum



am 21. Mai 2018: Das Satellitenrelais Tseyuqiao (Elsterbrücke) wurde vom chinesischen Kosmodrom Xichang aus gestartet.

Starten Sie bei MCC on Earth:








Nutzlastabteil:





Satellitenflugweg des Tseyuqiao-Repeaters:







14. Juni 2018: Der Satelliten-Repeater des Tseyuqiao-Repeaters betrat eine Halo-Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 des Erde-Mond-Systems, etwa 65.000 km vom Mond entfernt, und wurde der erste in Weltkommunikationssatellit, der in dieser Umlaufbahn arbeitet.


Hier ist ein Foto vom Repetiersatelliten Tseyuqiao:



Wo die Elemente Mond, Erde und Satellit sichtbar sind:



Der Repeater-Satellit kann aufgrund des relativ geringen Kraftstoffverbrauchs lange in seiner Umlaufbahn bleiben, da die Schwerkraft der Erde und des Mondes seine Umlaufbahnbewegung ausgleicht.

In seiner Umlaufbahn kann der Relaissatellit sowohl die Erde als auch die Rückseite des Mondes „sehen“. Von der Erde aus sieht die Umlaufbahn eines Relaissatelliten wie ein Mondschein aus.

Das Konzept des Einsatzes eines Relaissatelliten im Halo-Orbit wurde erstmals in den 1960er Jahren von amerikanischen Weltraumexperten vorgestellt (der Hauptbeitrag zur Berechnung eines solchen Orbits wurde vor mehr als 50 Jahren von Robert Farquhar, Spezialist für NASA-Missionsplanung, geleistet - 1968), aber erstmals umgesetzt von chinesischen Raumfahrtingenieuren erst 2018.

Kalibrierungspunkte des Erde-Mond-Systems:















Organisation der Kommunikation mit dem Landemodul Chang'e-4 und dem Rover Yutu-2

Sechs Monate später, als der Tseyuqiao-Relaissatellit seine Arbeitsbahn jenseits des Mondes erreichte, begann die zweite Arbeitsphase des Chang'e-4-Projekts - der Start des Chang'e-4-Raumfahrzeugs mit dem Yutu-2-Mondrover an Bord in den Weltraum.





8. Dezember 2018: Die Booster-Rakete Changzheng-3B mit der Station Chang'e-4 wurde erfolgreich vom Sichan-Raumfahrtzentrum in China aus gestartet.

Die Flugbahn der Chang'e-4 Station:



Nach 110 Stunden erreichte die Chang'e-4-Station den Mond und betrat ihre Umlaufbahn.

Zu diesem Zeitpunkt begannen die ersten Kampftests des Tseyuqiao-Repeater-Satelliten mit der Organisation eines Kommunikationskanals mit der Chang'e-4-Station, als dieser über die andere Seite des Mondes flog:





Test- und Betriebsmodi des Tseyuqiao-Repeater-Satelliten und des Chang'e-4-Stationsapparats (Abstiegsmodul und Rover)



Als die Chang'e-4-Station am 3. Januar 2019 mit dem Landevorgang begann, wechselten sie hier im MCC auf der Erde zu einer vollwertigen Arbeit mit dem Relais-Satelliten Tseyuqiao, um Telemetrie und Fotos vom Chang'e-4-Modul zu empfangen.

3. Januar 2019: Der Chang'e-4-Lander landet im Karman-Krater auf der anderen Seite des Mondes. Der Chang'e-4-Lander enthält den zweiten chinesischen Mondrover Yutu-2, ein modernisiertes Analogon des Yutu-Rovers.

Die ersten Bilder der anderen Seite des Mondes in der Landezone sowie Tausende von Bildern aus der Landekammer des Landungsboots Chang'e-4, die zusammen ein so wunderbares Video der Landung auf der anderen Seite des Mondes ergeben, werden über das Satellitenrelais Tseyuqiao im MCC auf der Erde empfangen.

Video des Landevorgangs auf der anderen Seite des Mondes:


Nachdem alle Phasen des erfolgreichen Landevorgangs abgeschlossen und unabhängige Kommunikationskanäle mit Chang'e-4-Geräten (dem Landemodul und dem Rover) installiert worden waren, begann die Ära der Erforschung der anderen Seite des Mondes.





All dies wäre jedoch ohne den Relais-Satelliten Tseyuqiao und das damit organisierte Kommunikationssystem nicht möglich gewesen:





Organisationsschema der Kommunikation des Chang'e-4-Projekts:







Telemetriedaten vom Landemodul Chang'e-4 und vom Mondrover Yutu-2 werden an den Relaissatelliten Tseyuqiao übertragen, der sie dann im Beijing Aerospace Control Center zur Erde und dann an das MCC überträgt, wodurch der Empfang von Daten durch die Betreiber verzögert wird auf der Erde bis zu zwei bis drei Minuten.

Im Zentrum der Weltraumkommunikation:





Im Flugkontrollzentrum der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie:







Frage: Ist es möglich, mit Hilfe des Satelliten-Repeaters Tseyuqiao live von der Oberfläche der anderen Seite des Mondes zu übertragen?

Antwort: Theoretisch ist dies möglich, aber die aktuellen Kommunikationskanäle können die Anforderungen für das Streaming von Videos in Echtzeit nicht erfüllen.

Die Chinesische Akademie für Weltraumtechnologie unternimmt alles, damit der Repeater-Satellit so lange wie möglich arbeiten kann, und bietet künftige Kommunikation für Sonden und Geräte aus anderen Ländern, wenn sie während des Lebens des Satelliten die Rückseite des Mondes erkunden möchten.

Dies ist ein friedliches wissenschaftliches Projekt, an dem sich jeder beteiligen kann.

Darüber hinaus gelang es den Ingenieuren der Chinesischen Akademie der Weltraumtechnologien während der Manöver des Repeater-Satelliten, ihre Arbeitsumlaufbahn zu erreichen, die Anzahl der Manöver der Triebwerke zu optimieren, wodurch 16,8 kg Kraftstoff eingespart wurden, die nun bei Bedarf später zur Korrektur der Umlaufbahn und Ausdehnung verwendet werden können Lebensdauer.



Um zu verstehen, dass es noch neue Studien zum Mond geben wird - der aktuellen wissenschaftlichen Satellitenkonstellation am 5. Mai 2019 .

Source: https://habr.com/ru/post/de450600/


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