2019年11月14日，經(jīng)過三個(gè)多月的漫長等待，NASA的月球勘測(cè)軌道飛行器（LRO）終于宣布在月球背面北緯16.6956 ，東經(jīng)159.5170 位置找到了嫦娥四號(hào)任務(wù)搭載的微衛(wèi)星——龍江二號(hào)的撞月點(diǎn)[1]。

??

龍江二號(hào)撞月點(diǎn)（白色箭頭處）一帶的月面影像（左）和地形圖（右）。來源：LROC NAC M1324916226L (NASA/GSFC/Arizona State University) [1]??

?

為龍江二號(hào)探月任務(wù)畫上了一個(gè)圓滿的句號(hào)。??

?

龍江二號(hào)微衛(wèi)星實(shí)物。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

在過去的一年多時(shí)間里，這顆設(shè)計(jì)壽命1年、質(zhì)量47公斤（其中15公斤是燃料）、主體只有2個(gè)家用微波爐大?。?span lang="EN-US">765 570 420毫米）的微衛(wèi)星，獨(dú)立完成了地月轉(zhuǎn)移、近月制動(dòng)和環(huán)月飛行任務(wù)。在軌運(yùn)行了整整437天，成功展開了一系列射電天文觀測(cè)和對(duì)月對(duì)地觀測(cè)任務(wù)。??

甚至，還不止這些。??

人們不曾想到，這顆打包順帶、差點(diǎn)“死”在半路上的小不點(diǎn)，會(huì)在短短一年多的生命里為我們帶來這么多奇景和驚喜。????

?? ???????

出師不利，死里逃生 ??

北京時(shí)間2018年5月21日5:28，嫦娥四號(hào)月球任務(wù)的通訊中繼衛(wèi)星鵲橋號(hào)在西昌衛(wèi)星發(fā)射基地，由長征四號(hào)丙（CZ-4C）運(yùn)載火箭發(fā)射升空。??

??

搭載著鵲橋號(hào)的長征四號(hào)丙火箭發(fā)射升空。來源：新華網(wǎng)??

?

由于這發(fā)火箭尚有余力，于是順路捎帶著一同發(fā)射了兩顆由哈爾濱工業(yè)大學(xué)牽頭研制的孿生微衛(wèi)星，名叫龍江一號(hào)和龍江二號(hào)。??

這兩顆微衛(wèi)星最初的設(shè)計(jì)功能是在環(huán)月軌道上進(jìn)行射電天文觀測(cè)，因此在被正式命名為“龍江一/二號(hào)”之前，它們最初的名字是“月球軌道超長波天文觀測(cè)微衛(wèi)星A/B”（Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder），簡(jiǎn)稱DSLWP-A和DSLWP-B。??

??

大大的鵲橋號(hào)和兩邊小小的龍江一號(hào)和二號(hào)。來源：航天八院??

?

按照原本的計(jì)劃，龍江一號(hào)和二號(hào)將在發(fā)射后不久與火箭分離，各自獨(dú)立進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，之后獨(dú)立完成途中的軌道修正和近月制動(dòng)，進(jìn)入距離月球約300 3000千米的環(huán)月橢圓軌道[2]。待到順利入軌之后，兩顆衛(wèi)星將一前一后編隊(duì)飛行，以相距1～10千米（基線長度）的可變距離進(jìn)行超長波天文干涉測(cè)量等試驗(yàn)[3]。??

??

龍江一號(hào)和二號(hào)一前一后編隊(duì)飛行的假想圖。來源：參考文獻(xiàn)[3]??

?

龍江一/二號(hào)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖。來源：參考文獻(xiàn) [3]??

?

然而，現(xiàn)實(shí)并沒有按照這個(gè)計(jì)劃進(jìn)行。??

北京時(shí)間5月21日05:54:50和05:55:20，龍江一號(hào)和二號(hào)先后與火箭分離，開始獨(dú)立飛行。??

??

火箭末級(jí)相機(jī)在箭器分離過程中拍攝的最先分離的鵲橋號(hào)（遠(yuǎn)處）和其后分離的龍江一號(hào)（右下），此時(shí)龍江二號(hào)尚未分離出來。來源：航天八院??

?

5月22日凌晨03:54，龍江團(tuán)隊(duì)對(duì)龍江一號(hào)（A星）進(jìn)行第一次中途修正。然而，在按計(jì)劃使用5N推力器之后，雖然點(diǎn)火過程中衛(wèi)星狀態(tài)正常，但點(diǎn)火結(jié)束之后，龍江一號(hào)直接就失聯(lián)了！地面站立刻采取措施，嘗試了盲發(fā)指令、大口徑天線等多種手段，但還是沒找到。??

龍江一號(hào)就這么丟了。??

更可怕的是，由于信號(hào)丟失，地面站完全不知道龍江一號(hào)到底是哪里故障了！??

那么問題來了。龍江二號(hào)和一號(hào)是孿生機(jī)，如果龍江一號(hào)存在問題，那么龍江二號(hào)肯定也會(huì)存在一樣的問題。如果還是按原計(jì)劃對(duì)二號(hào)進(jìn)行點(diǎn)火修正，二號(hào)九成九也要失聯(lián)。????

但不點(diǎn)火也不行，如果不適時(shí)進(jìn)行中途軌道修正，龍江二號(hào)又將會(huì)錯(cuò)失進(jìn)入環(huán)月軌道的時(shí)機(jī)！??

在這樣一個(gè)刻不容緩又進(jìn)退兩難的尷尬時(shí)刻，哈工大團(tuán)隊(duì)和北京航天飛行控制中心當(dāng)機(jī)立斷，決定完善故障預(yù)案，推遲一天對(duì)龍江二號(hào)（B星）進(jìn)行中途修正。??

從龍江一號(hào)傳回的殘存的數(shù)據(jù)中判斷，一號(hào)的角速度似乎上升了。僅僅通過這一點(diǎn)點(diǎn)線索，龍江團(tuán)隊(duì)決定雙管齊下：??

一方面換用推力較小的0.2N推力器，而且在點(diǎn)火結(jié)束后關(guān)閉自鎖閥，讓龍江二號(hào)不至于一下子速度變化太快；??

另一方面換用較大口徑的深空站天線進(jìn)行跟蹤，減少失聯(lián)的可能性。??

5月23日晚上20:00，龍江團(tuán)隊(duì)對(duì)龍江二號(hào)進(jìn)行第一次中途修正。這次信號(hào)沒有丟失，故障原因終于找到了。??

龍江二號(hào)在軌控過程中也是狀態(tài)正常的，但在軌控結(jié)束后推力器未能及時(shí)關(guān)機(jī)，導(dǎo)致衛(wèi)星進(jìn)入了快速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，陀螺出現(xiàn)飽和。然而由于衛(wèi)星故障診斷程序判定陀螺儀出現(xiàn)故障，于是在三次重啟無效后關(guān)閉了陀螺儀，致使衛(wèi)星無法自主進(jìn)行角速率阻尼（減速）。??

也就是說，是由于推力器的控制邏輯錯(cuò)誤，造成衛(wèi)星開始極快速旋轉(zhuǎn)且無法進(jìn)行自主減速。事實(shí)上，即使是用了小推力并且及時(shí)關(guān)閉了推力閘，龍江二號(hào)的角速度也已經(jīng)迅速超過了400度/秒。由此推斷，龍江一號(hào)很可能在當(dāng)時(shí)的快速旋轉(zhuǎn)中直接解體了。即便沒有直接解體，由于那時(shí)候的衛(wèi)星已經(jīng)無法維持姿態(tài)，太陽能板不能對(duì)日，也必然會(huì)在幾小時(shí)內(nèi)耗盡能源。??

原因找到了，事情就解決了一半。龍江團(tuán)隊(duì)當(dāng)即對(duì)龍江二號(hào)展開搶救：反復(fù)發(fā)送陀螺儀開機(jī)指令，在陀螺儀自動(dòng)關(guān)機(jī)前將數(shù)據(jù)下傳至地面，利用（已經(jīng)飽和的）陀螺度數(shù)判斷衛(wèi)星自旋方向，手動(dòng)控制推力器進(jìn)行減速，三小時(shí)內(nèi)發(fā)送指令五百余條，終于將衛(wèi)星角速度降低至400度/秒以下，衛(wèi)星隨即自主進(jìn)行角速率阻尼，恢復(fù)正常姿態(tài)。??

總之，在第一次軌道修正之后，龍江二號(hào)被搶救下來了。??

而推力器的控制邏輯錯(cuò)誤也在隨后得到了修復(fù)，龍江二號(hào)于5月24日21:30順利完成了第二次中途修正。??

5月25日22:08，幸存的龍江二號(hào)順利完成了近月制動(dòng)，成功進(jìn)入距離月面357 13704公里，軌道周期20.5小時(shí)的環(huán)月軌道[4]。??

龍江一/二號(hào)實(shí)際飛行過程和軌道參數(shù)。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

然而，不要忘了，龍江號(hào)原本的觀測(cè)規(guī)劃是雙星編隊(duì)聯(lián)測(cè)！現(xiàn)在出發(fā)是兩個(gè)，到地兒就剩一個(gè)了可怎么辦？??

?

射電天文觀測(cè)：?jiǎn)螛屍ヱR探宇宙??

龍江任務(wù)一共攜帶了兩種科學(xué)載荷，其中最主要的一種是低頻射電探測(cè)儀，兩顆龍江衛(wèi)星上均有搭載，由中科院空間中心研制和收發(fā)指令/信號(hào)。??

低頻射電頻譜儀天線，也就是這6根支出的天線??

??

??

龍江一/二號(hào)示意圖。來源：哈工大??

?

熟悉嫦娥四號(hào)的朋友們應(yīng)該對(duì)這個(gè)儀器不陌生了。由于電離層的阻擋，波長10米以上的電磁波幾乎無法穿透大氣來到地球表面，想要對(duì)這類以及波長更長的低頻電磁波進(jìn)行觀測(cè)，就必須離開地球大氣層——月球附近就是一個(gè)極佳的觀測(cè)場(chǎng)所。??

??

地球大氣的電磁波窗口。來源：維基??

?

因此不僅是龍江一/二號(hào)，嫦娥四號(hào)著陸器和鵲橋中繼衛(wèi)星上也都搭載了低頻射電頻譜儀。三者的觀測(cè)頻段雖然略有差異（嫦娥四號(hào)著陸器0.1~40 MHz，鵲橋0.1~80 MHz，龍江一/二號(hào)1~30MHz），但都能填補(bǔ)地基射電天文觀測(cè)上的空白。??

然而，龍江一號(hào)的失聯(lián)，意味著兩艘龍江號(hào)原本計(jì)劃的雙星射電干涉測(cè)量已注定無法完成，但單星低頻射電探測(cè)是可以做的。????

來都來了，當(dāng)然要盡力而為。??

即使同樣是在月球附近，月球正面和背面軌道上觀測(cè)到的低頻射電信號(hào)依然有很大不同：在月球的遮擋之下，月球背面可以更好地屏蔽來自地球的射電干擾（Radio Frequency Interference，簡(jiǎn)稱RFI）。??

在環(huán)繞月球的過程中，龍江二號(hào)會(huì)反復(fù)飛過月球的正面和背面——也就可以完美驗(yàn)證和觀測(cè)月球?qū)Φ皖l射電信號(hào)的遮擋效果。??

??

龍江二號(hào)在環(huán)繞月球的過程中，會(huì)反復(fù)飛過“有地球干擾”區(qū)域和“遮擋住地球干擾”區(qū)域。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

2018年5月26日，龍江二號(hào)上的低頻射電探測(cè)儀首次開機(jī)，此后共接收了329分鐘觀測(cè)數(shù)據(jù)，證實(shí)月球?qū)Φ厍蛏潆姼蓴_的遮擋效果非常明顯[5]。??

??

龍江二號(hào)在飛過月球正面的時(shí)候，明顯觀測(cè)到來自地球的射電干擾，而繞過過渡帶，飛到月球背面時(shí)，又能明顯觀測(cè)到月球?qū)Φ厍蛏潆姼蓴_的屏蔽。來源：中科院空間中心??

?? ???????

來自地球的射電干擾，在龍江二號(hào)1~30 MHz的低頻射電觀測(cè)頻段里，哪些頻段干擾強(qiáng)，哪些頻段干擾沒那么強(qiáng)呢？龍江二號(hào)測(cè)量了月球正面軌道上1~30MHz頻段的連續(xù)譜，完成了地球射電干擾普查[6]。??

?

龍江二號(hào)測(cè)得的1-30 MHz頻段地球干擾譜分布特征。橫軸是頻率，縱軸是相對(duì)的干擾強(qiáng)度，可以看出干擾較強(qiáng)的頻段基本上都是地球上廣播的頻段。來源：中科院空間中心??

除了地球，太陽、太陽系巨行星和系外行星發(fā)出的射電輻射，其中一些也在龍江二號(hào)的觀測(cè)頻段內(nèi)。??

??

太陽和一些巨行星的射電輻射特征，其中1~30 MHz頻段就在龍江二號(hào)的“管轄范圍”內(nèi)。來源：[7]??

?

利用月球掩恒/行星時(shí)對(duì)這些輻射的遮擋，龍江二號(hào)多次對(duì)來自太陽、木星、銀心和Cas-A等強(qiáng)射電源的低頻射電輻射進(jìn)行觀測(cè)，相關(guān)探測(cè)數(shù)據(jù)還在進(jìn)一步處理和解譯中。????

?? ???????

沙特相機(jī)：中國與中東合作的里程碑??

龍江還不止這一點(diǎn)運(yùn)氣。??

雖然龍江一號(hào)和二號(hào)是孿生機(jī)，但這次龍江二號(hào)上還攜帶了另一種龍江一號(hào)上沒有的科學(xué)載荷——由沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齊茲國王科技城研制的月球小型光學(xué)成像探測(cè)儀（微型光學(xué)相機(jī)）。??

??

沙特相機(jī)在龍江二號(hào)上的位置。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

2018年5月28日，入軌三天后，沙特的微型光學(xué)相機(jī)首次開機(jī)。此后，在龍江二號(hào)在軌期間，沙特相機(jī)累計(jì)完成30次拍攝成像。??

成功拍攝了包含波斯灣、紅海、地中海、阿拉伯半島等區(qū)域的地月合影。??

??

沙特相機(jī)2018年6月8日拍攝的地月。衛(wèi)星軌道高度約728.1 km，星下點(diǎn)月面位置為西經(jīng)149 1’，北緯22 28’。拍攝到的月面影像位于月球背面北半球彼得羅帕夫洛夫斯基M環(huán)形坑(Crater Petropavlovskiy M)附近。來源：探月與航天工程中心??

?

成功獲取了多幅清晰的月球雨海局部等區(qū)域的科學(xué)探測(cè)影像。??

??

沙特相機(jī)在5月29日和6月1日拍攝的月面影像。來源：探月與航天工程中心、Mohammed Bin Othman??

?

作為嫦娥四號(hào)任務(wù)國際合作載荷之一，龍江二號(hào)的成功在中東地區(qū)產(chǎn)生了強(qiáng)烈反響，成為中國與中東在航天領(lǐng)域合作的又一標(biāo)志性成果，也由此拉開了中沙航天深度合作的序幕[6]。??

?? ???????

業(yè)余無線電通信：全世界無線電愛好者們的共同努力??

龍江衛(wèi)星共有三個(gè)通訊頻段：S波段、X波段和VHF/UHF波段。??

?

其中，S波段用于測(cè)控、X波段用于科學(xué)載荷的數(shù)據(jù)傳輸，兩者均由中國深空網(wǎng)臺(tái)站負(fù)責(zé)。這些國家隊(duì)有著18-65米口徑的強(qiáng)大天線，但可以分配給龍江任務(wù)的資源有限，所需的高耗能也給龍江這樣的小衛(wèi)星造成一定壓力。??

因此，龍江衛(wèi)星還攜帶了由紫丁香學(xué)生微納衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)研制的甚高頻/超高頻（簡(jiǎn)稱VHF/UHF）通信模塊，其中VHF頻段用于上行（上傳指令）、UHF頻段用于下行（接收衛(wèi)星狀態(tài)和載荷數(shù)據(jù)）。??

??

VHF/UHF通信模塊在龍江二號(hào)衛(wèi)星上的位置。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

在龍江衛(wèi)星發(fā)射之前，哈工大紫丁香學(xué)生微納衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)、哈工大業(yè)余無線電俱樂部的二十余名學(xué)生通過新建、改造、借用等方式，在哈爾濱、北京、哈密、廣州、荷蘭德文格洛、日本和歌山等地設(shè)立了6個(gè)VHF/UHF地面站，并開發(fā)了開源的調(diào)制解調(diào)軟件和網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件，搭建了數(shù)據(jù)解析服務(wù)器[4]。??

?

世界各地的地面站天線助力龍江號(hào)任務(wù)的通信。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)[4]??

?

還不止這些。在整個(gè)龍江衛(wèi)星任務(wù)期間，眾多業(yè)余無線電組織、愛好者團(tuán)體和個(gè)人都為龍江號(hào)的通信貢獻(xiàn)了自己的力量。??

其中一些無線電愛好者們甚至僅僅通過自家門前、屋頂?shù)摹昂?jiǎn)陋”接收設(shè)備，就投身了龍江任務(wù)的協(xié)作之中。??

??

PY2SDR、N6RFM、CD3NDC、G4RGK分別是四位無線電愛好者的無線電呼號(hào)。來源：哈工大紫丁香學(xué)生微納衛(wèi)星團(tuán)隊(duì) [8]??

?

從兩顆龍江衛(wèi)星與火箭分離，到龍江二號(hào)結(jié)束任務(wù)，來自巴西、智利、美國、波蘭等近17個(gè)國家的共50個(gè)地面站成功實(shí)現(xiàn)了龍江衛(wèi)星UHF頻段的信號(hào)和數(shù)據(jù)接收。??

??

成功接收到龍江衛(wèi)星信號(hào)和數(shù)據(jù)的地面站分布。來源：哈工大紫丁香學(xué)生微納衛(wèi)星團(tuán)隊(duì) [9]??

?

除了接收數(shù)據(jù)，多個(gè)地面臺(tái)站還通過龍江二號(hào)的UHF頻段開展了諸多業(yè)余無線電試驗(yàn)。??

2018年6月10日，荷蘭德文格洛25米天線和北京12米天線協(xié)作完成了國際首次月球軌道UHF頻段VLBI（Very Long Baseline Interferometr，甚長基線干涉測(cè)量）定軌試驗(yàn)。??

??

荷蘭德文格洛25米天線（左）和北京12米天線（右）。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

北京時(shí)間2019年7月1日13:51至15:27，在下載日全食（后面會(huì)講到）測(cè)試影像的間隙，哈爾濱工業(yè)大學(xué)集體業(yè)余電臺(tái)BY2HIT與德國業(yè)余無線電愛好者Reinhard Kuehn （DK5LA）通過龍江二號(hào)衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)通信功能，實(shí)現(xiàn)了中國與德國的雙向通信(QSO)。此時(shí)，衛(wèi)星到通聯(lián)雙方距離約為360000公里。這是國際首次月球軌道衛(wèi)星的業(yè)余雙向通信[10]。??

??

BY2HIT與DK5LA的通過龍江二號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行雙向通信的消息記錄。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

2019年7月5日，德文格洛、和歌山、北京、哈爾濱臺(tái)站進(jìn)一步協(xié)作完成了四個(gè)臺(tái)站的VLBI定軌試驗(yàn)。相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)還在分析解譯中。??

龍江任務(wù)的VHF/UHF通信模塊是一次低成本、低能耗的深空衛(wèi)星通訊嘗試，通過借力全世界各地的業(yè)余無線電愛好者們和通信臺(tái)站，共同完成了龍江任務(wù)VHF/UHF頻段的信號(hào)收發(fā)。這是國際首次在月球軌道進(jìn)行的業(yè)余無線電通信試驗(yàn)。??

從這個(gè)角度來說，龍江任務(wù)的順利完成，不僅促進(jìn)了民間的國際交流，本身亦是全世界無線電愛好者們的共同勝利。????

?? ???????

學(xué)生CMOS相機(jī)：Inory之眼??

2019年2月，龍江二號(hào)拍攝的“最美地月合影”在美國《科學(xué)》雜志、英國《獨(dú)立》報(bào)上刊發(fā)，引起全世界各地廣泛關(guān)注。??

??

2019年2月15日《科學(xué)》雜志刊發(fā)的“最美地月合影，標(biāo)題為《行星科學(xué)：月球背面，以及其后的家園》??

?

而拍攝這幅奇景的，是龍江二號(hào)上一個(gè)極小極不起眼的試驗(yàn)設(shè)備——微型CMOS相機(jī)。??

??

微型CMOS相機(jī)在龍江二號(hào)上的位置。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

你可能想象不到，這枚微型相機(jī)重量?jī)H僅只有20克，大小只有兩個(gè)一元硬幣那么大。??

??

微型CMOS相機(jī)接近成品狀態(tài)實(shí)拍。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

更難能可貴的是，這枚相機(jī)是由哈工大本科生為主的學(xué)生團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)研制的：平均年齡不到24歲，可以稱得上是中國最年輕的航天團(tuán)隊(duì)。????

?

《“最美”地月合影背后的追夢(mèng)人》采訪龍江二號(hào)學(xué)生團(tuán)隊(duì)。來源：CCTV 13

?

在龍江衛(wèi)星極其嚴(yán)苛的尺寸和重量限制之下，這個(gè)年輕的微型相機(jī)團(tuán)隊(duì)克服了種種困難，出色完成了相機(jī)的設(shè)計(jì)、衛(wèi)星在軌時(shí)的拍攝、照片的傳輸和后期處理。????

《瞬間中國》采訪龍江微型相機(jī)設(shè)計(jì)師，23歲大四在讀的蒙古族小伙兒泰米爾。來源：CCTV 1??

?

除了這張網(wǎng)紅“最美地月合影”，微型CMOS相機(jī)還拍攝過其他角度的地月合影、火星與摩羯座天區(qū)、月面云海等諸多美麗的照片——小小的身軀，大大的能量。??

??

來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)?[12]??

?

這個(gè)小相機(jī)，在龍江團(tuán)隊(duì)和助力龍江任務(wù)的無線電愛好者團(tuán)體內(nèi)部有個(gè)可愛的昵稱：Inory之眼——這是相機(jī)設(shè)計(jì)師泰米爾喜歡的愛豆、動(dòng)漫歌手“祈Inory”的名字。??

字母INORY被刻在了CMOS相機(jī)的電路板上，隨著龍江二號(hào)一起環(huán)游月球，一路見證著龍江二號(hào)的艱辛和喜悅。??

?

（這屆年輕人真會(huì)玩.jpg）??

?

微型CMOS相機(jī)的數(shù)據(jù)通過UHF業(yè)余頻段傳輸，也就是說這些照片也都是全世界無線電愛好者們協(xié)同接收的——每張照片被分割成一小包一小包數(shù)據(jù)，由多位愛好者接收之后再拼接起來。??

?

如果某幾包數(shù)據(jù)有丟失，最終“拼”出來的圖像就會(huì)有條帶缺失。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué) [13]??

?

是龍江團(tuán)隊(duì)和全世界無線電愛好者們共同“拼”出了包括這張網(wǎng)紅“最美地月合影”在內(nèi)的諸多地月美圖。??

而這群逐夢(mèng)航天的朋友們，還要攜手干最后一件大事。????

?? ???????

從月球上看日全食是一種怎樣的體驗(yàn)？??

北京時(shí)間2019年7月3日清晨，2019年唯一一次日全食在南美洲的上空上演。??

?

攝影：劉博洋，拍攝于智利??

?

在這次日全食發(fā)生期間，地球上的我們?nèi)绻诤线m的地方，能看到月球完全遮擋了太陽。??

?

當(dāng)月亮運(yùn)行到日地之間時(shí)，會(huì)發(fā)生日食。來源：ESA [14]??

?

那如果在月球附近觀測(cè)日食，會(huì)看到怎樣的場(chǎng)景？彼時(shí)正在繞月飛行的龍江二號(hào)為我們提供了一種“上帝視角”[15]。??

如何做好規(guī)劃，讓龍江二號(hào)的CMOS相機(jī)找到合適的機(jī)位和時(shí)機(jī)，用自己有限的性能，記錄下這次千載難逢的奇觀呢？??

這場(chǎng)來自宇宙的挑戰(zhàn)讓年輕的龍江二號(hào)團(tuán)隊(duì)和眾多業(yè)余無線電愛好者們摩拳擦掌，激動(dòng)不已。??

微型CMOS相機(jī)要求拍攝目標(biāo)位于太陽矢量的相反方向，而且需要相機(jī)的視野中必須包含一定面積的月面才能正確曝光。在日全食發(fā)生的2個(gè)多小時(shí)里，月球遮擋住太陽，而龍江二號(hào)剛好會(huì)經(jīng)過月球背面，可以找到滿足對(duì)地拍攝的條件和時(shí)機(jī)。??

另一方面，為了獲得38萬千米外地球的更多細(xì)節(jié)，同時(shí)又不會(huì)由于姿態(tài)指向誤差錯(cuò)過地球，項(xiàng)目組選擇使用2x的數(shù)碼變焦倍率進(jìn)行拍攝。??

大致方案確定后，哈工大團(tuán)隊(duì)與西班牙無線電愛好者Dani Estevez （EA4GPZ）等人對(duì)最佳的拍照時(shí)刻進(jìn)行反復(fù)的核算與討論，最終確定：??

為了驗(yàn)證相機(jī)參數(shù)設(shè)置的正確性，在協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC，加8個(gè)小時(shí)就是北京時(shí)間）6月30日進(jìn)行6次測(cè)試成像；??

在協(xié)調(diào)世界時(shí)7月2日18:57:00和19:32:45兩個(gè)臨界時(shí)間點(diǎn)的前后1分鐘里，龍江二號(hào)進(jìn)行6次成像；??

確定了拍照后用于數(shù)據(jù)接收的時(shí)間段。??

這些反復(fù)核算過的觀測(cè)計(jì)劃最終被轉(zhuǎn)化為指令碼字，從北京航天控制中心通過S頻段測(cè)控網(wǎng)發(fā)送至龍江二號(hào)。??

?

北京時(shí)間7月3日凌晨，龍江二號(hào)完美執(zhí)行了既定規(guī)劃，用微型CMOS相機(jī)從月球軌道上拍攝了下了日全食期間月球投在地球上的影子。??

照片中可以看到地球的美洲大陸、大洋上的風(fēng)暴、太陽在海面反射的光斑，以及最重要的：月球落在地球上的影子??

?

日食第五次成像，拍攝于協(xié)調(diào)世界時(shí)2019年7月2日19:32:45。陰影中全黑區(qū)域里的人們，彼時(shí)看到的就是日全食。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

照片下載的指令由哈工大團(tuán)隊(duì)生成，通過德國業(yè)余無線電愛好者Reinhard Kuehn （DK5LA）的VHF頻段EME天線陣列發(fā)送至龍江二號(hào)，UHF頻段的下行圖像數(shù)據(jù)則由荷蘭德文格洛25米射電望遠(yuǎn)鏡、北京沙河12米站以及哈工大在國家無線電檢測(cè)中心哈爾濱監(jiān)測(cè)站搭建的小八木陣列天線進(jìn)行同步接收[15]。??

日食第三次成像，拍攝于協(xié)調(diào)世界時(shí)2019年7月2日18:57:00。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

這次協(xié)同大作戰(zhàn)的成功，讓所有參與行動(dòng)規(guī)劃和數(shù)據(jù)接收的朋友們獲得了極大的喜悅和滿足。參與了多次龍江二號(hào)數(shù)據(jù)接收的志愿者Tammo Jan Dijkema說：我們對(duì)這個(gè)相機(jī)的使用越來越擅長了，這幾張照片比我們之前的都好[15]。??

但遺憾的是，此時(shí)已是2019年7月初，已經(jīng)完成既定使命的龍江二號(hào)將在月底結(jié)束任務(wù)。為了避免衛(wèi)星失去動(dòng)力后產(chǎn)生空間垃圾，龍江二號(hào)選擇在尚有燃料的情況下主動(dòng)撞月墜毀——就像撞月的嫦娥一號(hào)、撞土星的卡西尼號(hào)等諸多探測(cè)器前輩們一樣。??

早在2019年1月，龍江二號(hào)已進(jìn)行了軌道調(diào)整，隨后將慢慢隨著軌道的演化在7月底撞擊月球。????

?? ???????

受控墜毀：月宮長眠??

2019年7月31日晚22:20分左右，已經(jīng)完成所有任務(wù)的龍江二號(hào)衛(wèi)星按照既定計(jì)劃撞上月球背面墜毀，結(jié)束任務(wù)。??

?

龍江二號(hào)受控撞月前傳回的最后一張完整照片，由荷蘭德文格洛地面站接收。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

?

通過龍江二號(hào)的軌道，無線電愛好者Daniel Est vez估算龍江二號(hào)的撞月點(diǎn)大致在月球背面的Van Gent撞擊坑附近（黃圈）??

DSLWP-B是龍江二號(hào)最初的名字??

?

不過，因?yàn)辇埥?hào)與通訊中繼衛(wèi)星鵲橋之間沒有數(shù)據(jù)接口，所以龍江二號(hào)運(yùn)行到背面的時(shí)候是沒有信號(hào)傳回的。??

我們無法看到最后撞月的實(shí)況直播，也無法立刻知道最終的精確撞月點(diǎn)。??

只能等待這一時(shí)期唯一的在軌環(huán)月衛(wèi)星：NASA的月球勘測(cè)軌道飛行器（LRO）過境的時(shí)拍攝撞擊之后的月面才可能知道。??

?

幸運(yùn)的是，月球勘測(cè)軌道飛行器LRO在2個(gè)多月后順利拍攝到了預(yù)定撞月區(qū)域一帶的月面照片，隨后，LROC項(xiàng)目組從中找到了龍江二號(hào)撞月點(diǎn)——只比Daniel Est vez估算的位置偏離了328米！??

??

龍江二號(hào)撞月點(diǎn)（白色箭頭處）。來源：LROC NAC M1324916226L (NASA/GSFC/Arizona State University) [1]??

?

最后的最后，龍江二號(hào)在月球背面留下了一個(gè)直徑4 5米的人造撞擊坑，和眾多探月的前輩探測(cè)器們一起，永遠(yuǎn)在月球這片土地上沉沉睡去。??

??

月球旅行者——龍江二號(hào)漫畫。作者：@渦輪噴氣蛋????

?? ???????

前面提到過，兩顆龍江衛(wèi)星最初的名字是“月球軌道超長波天文觀測(cè)微衛(wèi)星A/B”（Discovering the Sky at Longest Wavelengths Pathfinder），簡(jiǎn)稱DSLWP-A和DSLWP-B。??

而在哈工大衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)里，學(xué)生們私下有屬于自己的愛稱——“對(duì)數(shù)龍王炮”。既首字母完美貼合衛(wèi)星的代號(hào)，又別有一種中二的神秘感。??

?

再見了，對(duì)數(shù)龍王炮A！再見了，對(duì)數(shù)龍王炮B！??

??

兩顆龍江號(hào)的任務(wù)logo和實(shí)物。來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)??

???? ???? ?????

本文感謝哈爾冰工業(yè)大學(xué)龍江號(hào)項(xiàng)目組多位成員的資料和審稿。??

也謹(jǐn)代表龍江團(tuán)隊(duì)，向關(guān)心龍江任務(wù)進(jìn)展、或?yàn)辇埥蝿?wù)提供過幫助的世界各地官方和私人組織和個(gè)人致以誠摯的感謝！????

?? ???????

參考文獻(xiàn)??

[1] LROC |?Longjiang-2 Impact Site Found!??

[2]?吳偉仁, 王瓊, 唐玉華, 于國斌, 劉繼忠, & 張瑋等. (2017). "嫦娥4號(hào)"月球背面軟著陸任務(wù)設(shè)計(jì).?深空探測(cè)學(xué)報(bào),?4(2), 111-117.??

[3] 張錦繡，陳學(xué)雷，曹喜濱，等. 月球軌道編隊(duì)超長波天文觀測(cè)微衛(wèi)星任務(wù)[J]. 深空探測(cè)學(xué)報(bào)，2017，4（2）：158-165.??

[4] 公眾號(hào) 紫丁香衛(wèi)星 | 龍江二號(hào)成功繞月，開展國際首次月球軌道業(yè)余無線電通信試驗(yàn)?

[5]?公眾號(hào) 中國探月工程?|?概覽：“龍江號(hào)”微衛(wèi)星??

[6] 公眾號(hào)? 中國探月工程?|?“龍江二號(hào)”微衛(wèi)星圓滿完成環(huán)月探測(cè)任務(wù),受控撞月??

[7]?Radioastronomy Science from the Moon?????

[8] 成功接收龍江衛(wèi)星信號(hào)的愛好者及儀器??

[9] 龍江衛(wèi)星貢獻(xiàn)者地圖 

龍江衛(wèi)星貢獻(xiàn)者列表?

[10]?公眾號(hào) 紫丁香衛(wèi)星 |?BY2HIT與DK5LA通過龍江二號(hào)完成國際首次繞月業(yè)余衛(wèi)星雙向QSO??

[11]?公眾號(hào) 紫丁香衛(wèi)星 |?《科學(xué)》雜志刊登龍江二號(hào)衛(wèi)星拍攝的地月合影??

[12]?公眾號(hào) 紫丁香衛(wèi)星 |?『月色真美』

[13] 龍江二號(hào)傳回的照片

[14]?公眾號(hào) 紫丁香衛(wèi)星 |?在月球看日食！龍江二號(hào)衛(wèi)星成功拍攝7月2日南美全食影像??

[15]?TPS | Imaging the Earth from Lunar orbit??