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2021-01-15

科学中国人 2020年23期
关键词:测控导航系统北斗

“嫦娥五号”探测器发射成功

2020年11月24日4时30分,在中国文昌航天发射场,“长征五号”遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器,火箭飞行约2200秒后,顺利将探测器送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。

“长征五号”遥五运载火箭发射升空后,先后实施了助推器分离、整流罩分离、一二级分离以及器箭分离四次分离。“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成,在经历地月转移、近月制动、环月飞行后,着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离,轨道器携带返回器留轨运行,着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆,按计划开展月面自动采样等后续工作。

“嫦娥五号”任务计划实现三大工程目标:一是突破窄窗口多轨道装订发射、月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接、月球样品储存等关键技术,提升我国航天技术水平;二是实现我国首次地外天体自动采样返回,推动我国科学技术重大进步;三是完善探月工程体系,为我国未来开展载人登月与深空探测积累重要的人才、技术和物质基础。

“嫦娥五号”任务的科学目标主要是开展着陆点区域形貌探测和地质背景勘察,获取与月球样品相关的现场分析数据,建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系;对月球样品进行系统、长期的实验室研究,分析月壤的结构、物理特性、物质组成,深化月球成因和演化历史的研究。

此次发射任务是长征系列运载火箭的第353次发射。

我国学者揭秘古老光合细菌光合作用机理

浙江大学医学院、良渚实验室与中国科学院植物研究所科研团队合作,解析了绿硫细菌古老光合反应中心的原子空间结构,揭示了独特的色素分子空间排布及能量传递机制,有助于理解光合反应中心的起源和进化,为设计光敏器件、提升植物光能利用率提供借鉴。相关研究于2020年11月20日刊登在《科学》杂志。

深空天线组阵为我国执行各类深空探测任务提供有力测控支持

光合细菌是一种35亿年前就在地球上出现的古老的原核生物体,在经历漫长的生物进化和多次对生物界具有毁灭性的气候大灾变后,这些古老的生物依然顽强地活着。绿硫细菌是光合细菌大家庭中的一员,这类细菌具备独特的光合作用系统,能够在光线极弱的环境中进行光合作用。

科研团队优化了样品制备的各环节,获得了稳定且足够的蛋白复合体样品,通过冷冻电镜技术,收集了近万张样品颗粒的电子显微镜成像图片,最终成功解析了绿硫细菌反应中心的三维原子结构。

绿硫细菌反应中心的叶绿素分子分为两层,两层叶绿素之间有一条明显的“间隙”。据科研人员介绍,在目前已经解析的其他光合作用反应中心结构中,类似的“间隙”中间都有一种作为桥梁的叶绿素分子来促进能量由上层的叶绿素分子传到下层叶绿素分子,但在绿硫细菌反应中心内部没有这个桥梁分子。

光合作用的反应过程十分复杂,反应中心的空间结构也极其复杂。在地球几十亿年的历史中,光合反应中心起源只产生过一次,地球上现有的所有光合反应中心都是从同一个祖先蛋白通过发散方式进化而来。课题组下一步研究将努力获取更多的数据,来揭示该古老反应中心进行能量传递的分子机理。未来有望通过人工模拟光合作用机制、仿生设计光敏器件,改造植物光合反应系统、提高太阳能利用率,提高农作物产量。

我国首个深空天线组阵系统正式启用

11月18日,从西安卫星测控中心获悉,经过近两年建设,我国首个深空天线组阵系统在喀什深空站建成并完成各项调试测试工作,于近日正式启用后投入到“天问一号”“嫦娥四号”测控任务中。

据介绍,随着中国人迈向深空的脚步越走越远,仅靠单个大口径测控天线已经不能满足深空测控任务对测控和数据传输的需求。为提高地面系统对深空探测器下行数据的接收能力,西安卫星测控中心在喀什深空站新建3座35米口径天线,与原有的1座35米天线组成4×35米的深空天线组阵系统,达到等效66米口径天线的数据接收能力,探测距离和接收灵敏度较现有设备将得到大幅提升,为我国执行各类深空探测任务提供有力测控支持。

喀什测控站站长李四虎表示,这一系统不仅可以实现对单个深空探测器的高精度跟踪测控,每台天线也可单独工作,实现对多个深空目标的同时跟踪,还可以与国内外其他天文台站实现异地组阵,开展联合射电天文观测活动。

中国临近空间浮空器实验基地项目开工建设

11月14日,临近空间浮空器实验基地项目在内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗正式开工建设。

临近空间浮空器具有效费比高、机动性好、有效载荷技术难度小、易于更新和维护等优点,广泛用于宇宙射线研究、空间硬X和γ射线天文、红外天文、太阳物理、空间物理和空间化学、平流层和中层大气物理、遥感和地球科学、微重力科学试验、空间生物学和遗传学、技术试验等领域。

临近空间浮空器实验基地项目于2017年由国家发展改革委批复立项,是“十三五”科教基础设施建设项目之一,项目规划新建10.3万平方米的发放场地,已完成招投标等相关工作,具备开工建设条件。该项目瞄准临近空间浮空器对验证试验场地的需求,并与已建成的第一期场地,形成内切圆直径为360米的正八边形发放场地,满足临近空间浮空器的发放验证试验需求。实验基地建成后,将作为高空科学探测和科学实践活动的重要平台,推动中国临近空间浮空器技术的加速发展。

“北斗三号”系统已具备为全球民航提供导航服务的能力

“北斗”国际民航组织标准完成全部技术验证

11月2日至13日,国际民航组织导航系统专家组第六次全体会议以网络会议形式召开。会上,由民航局空管办和中国卫星导航系统管理办公室共同组织的“北斗”国际民航组织标准化工作团队成功推进“北斗三号”全球卫星导航系统(以下简称“北斗三号系统”)全部性能指标完成专家技术验证,这标志着将“北斗”系统正式写入国际民航组织标准的最核心、最主要工作已经完成。

本次“北斗三号”系统成功完成技术验证,创造了两个“第一”。这是“北斗三号”系统相关民用信号第一次成体系化地通过国际组织的深入技术验证。国际民航组织是对全球卫星导航系统性能要求最高的行业组织,这充分证明“北斗三号”系统已具备为全球民航提供导航服务的能力。这也是中国民航第一次以自身团队为核心,成功推进我国自主创新的复杂巨系统成为国际民航组织标准。这为全面实施中国民航标准国际化战略、推进新时代民航强国建设与“北斗”系统工业标准制定、“十四五”期间全面推进“北斗”系统航空应用奠定了坚实基础。

“北斗”全球卫星导航系统作为与美国的全球定位系统、俄罗斯的格洛纳斯系统、欧洲的伽利略系统并列的全球卫星导航系统四大“核心星座”之一,按照国际民航组织导航系统专家组工作计划,需提供充分论证材料、完成其标准所有技术指标的验证工作,并得到其他三个核心星座一致认可后方能通过验证。“北斗”系统共确定189项待验证指标,自验证工作启动以来,标准化工作团队先后参加了导航系统专家组工作组会议、验证工作组网络电话会议以及专题技术讨论会议等50次技术讨论,共提交90余份、千余页文件,答复问题2000余项。

下一步,国际民航组织导航系统专家组将把本次会议成果报空中航行委员会审议。审议通过后,国际民航组织将就标准草案征求各国意见,确认后将正式向全球发布,以确认“北斗”系统正式写入国际民航组织标准。

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