“嫦娥4号”任务有效载荷系统设计与实现

薛长斌; 周晴; 王雷; 耿浩; 刘鹏; 朱重阳; 张文璋; 徐欣锋; 李俊

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.003

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“嫦娥4号”任务有效载荷系统设计与实现

薛长斌, 周晴, 王雷, 耿浩, 刘鹏, 朱重阳, 张文璋, 徐欣锋, 李俊

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薛长斌, 周晴, 王雷, 耿浩, 刘鹏, 朱重阳, 张文璋, 徐欣锋, 李俊. “嫦娥4号”任务有效载荷系统设计与实现[J]. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(6): 515-521. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.003

引用本文:

XUE Changbin, ZHOU Qing, WANG Lei, GENG Hao, LIU Peng, ZHU Chongyang, ZHANG Wenzhang, XU Xinfeng, LI Jun. Design and Implementation of Payload System in Chang'e-4 Mission[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2017, 4(6): 515-521. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.003

Citation:

XUE Changbin, ZHOU Qing, WANG Lei, GENG Hao, LIU Peng, ZHU Chongyang, ZHANG Wenzhang, XU Xinfeng, LI Jun. Design and Implementation of Payload System in Chang'e-4 Mission[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2017, 4(6): 515-521. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.003

“嫦娥4号”任务有效载荷系统设计与实现

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.003

1.
中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2.
中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190;北京理工大学, 北京 100081

Design and Implementation of Payload System in Chang'e-4 Mission

1.
National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
2.
National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China

摘要:
“嫦娥4号”任务将首次实现人类在月球背面软着陆。通过分析任务特点，以多类型有效载荷配置为背景，介绍了以科学目标和探测任务为核心的有效载荷系统设计思路和实现方法。同时针对首次在深空探测领域搭载国际合作有效载荷项目情况进行了说明。“嫦娥4号”任务最重要的科学目标是利用月球背面洁净的电磁环境进行天文低频射电观测，因此分别在着陆器和中继星上新增配置了国内新研制的低频射电频谱仪及荷兰研制的低频探测仪。科学探测的太阳爆发产生的低频电场信号极其微弱，如何消除着陆器和中继星上其他电子设备发射的近场噪声对远场探测信号的干扰就成了本次任务的最大难点。在相关研制单位的多方努力下，通过优化接收天线设计和地面数据处理算法等多种手段，实现了低频探测信号不低于30 dB的噪声抑制性能，具备了实现科学目标的能力。
- 月球与深空探测 /
- 有效载荷 /
- 月球背面 /
- 低频探测 /
- 国际合作
Abstract:
Chinese Chang'e-4 probe will become the first man-made spacecraft to soft land on the far side of the Moon. The spacecraft is equipped with diverse scientific payloads. The Chang'e-4 mission is analyzed, the design and implementation methods to meet the scientific objectives and exploration mission is introduced. Meanwhile, the first international cooperated scientific payload program in Chinese deep space exploration is also introduced. One of the highlighted scientific objectives of Chang'e-4 mission is low frequency radio exploration in the clean electromagnetic environment on the far side of the Moon by a Chinese very low frequency radio spectrometer(VLFRS) and a Netherlands-China long-wavelength explorer(NCLE), configured on the lander and the relay satellite separately. Because Solar low frequency electric field signal is extremely weak, how to eliminate the near field noise emission from electronic equipment on the spacecraft is the main problem of this task. The noise rejection of not less than 30 dB is realized by optimizing the receiving antennas design and data processing algorithms on the ground, which can fulfill the scientific task.
- lunar and deep space exploration /
- payload /
- far side of the Moon /
- low frequency radio exploration /
- international cooperation

[1]	代树武, 贾瑛卓, 张宝明, 等. 嫦娥三号有效载荷在轨测试初步结果[J]. 中国科学:技术科学, 2014, 44(4):361-368. DAI S W, JIA Y Z, ZHANG B M, et al. Chang'E-3 scientific payloads and its checkout results[J]. Science China Technological Sciences, 2014, 44(4):361-368.
[2]	贾瑛卓, 代树武, 吴季, 等. 嫦娥三号着陆器有效载荷[J]. 空间科学学报, 2014, 34(2):219-225. JIA Y Z, DAI S W, WU J, et al. Chang'E-3 lander's scientific payloads[J]. Chinese Journal of Space Science, 2014, 34(2):219-225.
[3]	代树武, 吴季, 孙辉先, 等. 嫦娥三号巡视器有效载荷, 空间科学学报[J]. 2014, 34(3):332-340. DAI S W, WU J, SUN H X, et al. Chang'E-3 lunar rover's scientific payloads[J]. Chinese Journal of Space Science, 2014, 34(3):332-340.

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[3]	周昌义, 王赤, 李慧军, 孙辉先, 江源源, 何志平, 周斌, 杨建峰, 周维佳, 胡永富, 范开春, 徐欣锋, 周晴, 王雷, 张宝明. “嫦娥五号”探测器有效载荷分系统设计 . 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(3): 290-298. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200050
[4]	贾瑛卓, 覃朗, 徐琳, 马涛, 杨蔚, 惠鹤九, 严俊, 邹永廖. 月球水冰探测 . 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(3): 290-296. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191108009
[5]	张宝明, 朱岩, 王连国, 杨建峰, 周斌, 徐卫明, 孙树全, 蔡治国, 徐欣锋, 杜庆国. 中国首次火星探测任务火星车有效载荷定标试验 . 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(5): 481-488. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200043
[6]	王赤, 张贤国, 徐欣锋, 孙越强. 中国月球及深空空间环境探测 . 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(2): 105-118. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2019.02.001
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[15]	李飞, 张熇, 吴学英, 马继楠, 卢亮亮. 月球背面地形对软着陆探测的影响分析 . 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(2): 143-149. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.007
[16]	纪奕才, 赵博, 方广有, 平劲松, 吴伟仁, 宁远明, 卢伟, 周斌. 在月球背面进行低频射电天文观测的关键技术研究 . 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(2): 150-157. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.008
[17]	朱岩, 白云飞, 王连国, 沈卫华, 张宝明, 王蔚, 周盛雨, 杜庆国, 陈春红. 中国首次火星探测工程有效载荷总体设计 . 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(6): 510-514,534. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.002
[18]	孙辉先, 李慧军, 张宝明, 周昌义, 薛长斌, 朱岩, 徐欣锋, 李俊, 杜庆国. 中国月球与深空探测有效载荷技术的成就与展望 . 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(6): 495-509. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.001
[19]	陈新民, 周天帅, 朱冬阁, 王建明. 有限推力变轨的月球探测器发射轨道设计 . 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(3): 253-261. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2016.03.009
[20]	郑永春, 胡国平. “新视野号”探测冥王星及柯伊伯带综述 . 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(1): 3-9. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.001

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“嫦娥4号”任务有效载荷系统设计与实现

doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.003

1. 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190

2. 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190;北京理工大学, 北京 100081

收稿日期: 2017-09-25
修回日期: 2017-11-15
刊出日期: 2017-12-01

关键词:

摘要:

“嫦娥4号”任务将首次实现人类在月球背面软着陆。通过分析任务特点，以多类型有效载荷配置为背景，介绍了以科学目标和探测任务为核心的有效载荷系统设计思路和实现方法。同时针对首次在深空探测领域搭载国际合作有效载荷项目情况进行了说明。“嫦娥4号”任务最重要的科学目标是利用月球背面洁净的电磁环境进行天文低频射电观测，因此分别在着陆器和中继星上新增配置了国内新研制的低频射电频谱仪及荷兰研制的低频探测仪。科学探测的太阳爆发产生的低频电场信号极其微弱，如何消除着陆器和中继星上其他电子设备发射的近场噪声对远场探测信号的干扰就成了本次任务的最大难点。在相关研制单位的多方努力下，通过优化接收天线设计和地面数据处理算法等多种手段，实现了低频探测信号不低于30 dB的噪声抑制性能，具备了实现科学目标的能力。

English Abstract

Design and Implementation of Payload System in Chang'e-4 Mission

1. National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

2. National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China

Received Date: 2017-09-25
Rev Recd Date: 2017-11-15
Publish Date: 2017-12-01

Keywords:

Abstract:

Chinese Chang'e-4 probe will become the first man-made spacecraft to soft land on the far side of the Moon. The spacecraft is equipped with diverse scientific payloads. The Chang'e-4 mission is analyzed, the design and implementation methods to meet the scientific objectives and exploration mission is introduced. Meanwhile, the first international cooperated scientific payload program in Chinese deep space exploration is also introduced. One of the highlighted scientific objectives of Chang'e-4 mission is low frequency radio exploration in the clean electromagnetic environment on the far side of the Moon by a Chinese very low frequency radio spectrometer(VLFRS) and a Netherlands-China long-wavelength explorer(NCLE), configured on the lander and the relay satellite separately. Because Solar low frequency electric field signal is extremely weak, how to eliminate the near field noise emission from electronic equipment on the spacecraft is the main problem of this task. The noise rejection of not less than 30 dB is realized by optimizing the receiving antennas design and data processing algorithms on the ground, which can fulfill the scientific task.

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