كويتشياو-1

قمر كويكياو للترحيل ( بالصينية :鹊桥号中继卫星؛ بينيين : Quèqiáo hào zhōngjì wèixīng ؛ ويعني حرفيًا " قمر جسر العقعق للترحيل " )، هو أول قمر صناعي من زوج أقمار صناعية مخصصة لترحيل الاتصالات وعلم الفلك الراديوي ضمن برنامج استكشاف القمر الصيني . أطلقت إدارة الفضاء الوطنية الصينية (CNSA) قمر كويكياو للترحيل في 20 مايو 2018 إلى مدار هالة حول نقطة لاغرانج L2 بين الأرض والقمر _[ ^{4 ] [ 5 ]. يُعد} كويكياو أول قمر صناعي لترحيل الاتصالات وعلم الفلك الراديوي في هذا الموقع. ^{[ 3 ]}

استُلهم اسم Queqiao ("جسر العقعق") من الحكاية الصينية "راعي البقر وفتاة النسيج" . ^{[ 4 ]}

صُممت محطة كويكياو لتكون بمثابة محطة ترحيل اتصالات لمهمة تشانغ إي 4 إلى الجانب البعيد من القمر، بالإضافة إلى كونها مرصدًا لعلم الفلك الراديوي في الفضاء السحيق لبرنامج الفضاء الصيني . ^{[ 4 ] [ 6 ] [ 7 ]}

يستحيل الاتصال المباشر بالأرض من الجانب البعيد للقمر ، إذ يحجب القمر الإشارات. لذا، يجب أن تمر الاتصالات عبر قمر صناعي مُرحِّل للاتصالات ، يُوضع في موقع يتيح رؤية واضحة لكلٍّ من موقع الهبوط والأرض. ورغم سهولة تحقيق مدار دائري، إلا أنه سيُبعد القمر الصناعي دوريًا عن رؤية المركبة الهابطة أو الأرض. ويمكن حل هذه المشكلة باستخدام كوكبة من أقمار صناعية متعددة، ولكن بتكلفة ومخاطر أكبر. وبناءً على ذلك، يُصبح وضع قمر صناعي في مدار ليس حول القمر نفسه، بل حول نقطة توازن نظام الأرض والقمر على الجانب البعيد من القمر ( L2 ) _، خيارًا جذابًا. ^{[ 8 ]}

تشمل أنواع المدارات القريبة من نقاط التوازن مدارات ليابونوف ، ومدارات الهالة ، ومدارات ليساجو ، ومدارات شبه الهالة . تمر مدارات ليابونوف خلف القمر، مما يحد من فرص الاتصال بالأرض لفترات طويلة، ولذلك لم تُؤخذ في الاعتبار. تتطلب مدارات ليساجو صيانة أقل للموقع مقارنةً بمدارات الهالة، ولكنها تعاني أيضًا من المرور خلف القمر أحيانًا. عدم دوريتها - وهي سمة مشتركة مع مدارات شبه الهالة - يزيد من تعقيد الحفاظ على توجيه الهوائيات والألواح الشمسية. لذلك، تم اختيار مدار الهالة، على حساب تكلفة صيانة الموقع الأعلى. ^{[ 8 ]}

اقترح روبرت دبليو فاركوهار لأول مرة عام 1966 فكرة استخدام مدار هالة لاغرانج L2 _كمحطة ترحيل اتصالات لمهمة أبولو إلى الجانب البعيد من القمر. ^{[ 9 ]} وفي النهاية، لم يُطلق أي قمر صناعي للترحيل ضمن مهمة أبولو. ^{[ 10 ]} وعلى الرغم من أن عددًا من المركبات الفضائية قد عملت في مدارات هالة ضمن نظام الأرض والشمس منذ ذلك الحين، ^{[ 11 ]} إلا أن الصين كانت أول من حقق فكرة فاركوهار الأصلية المتمثلة في قمر صناعي للترحيل في مدار هالة حول نقطة _{لاغرانج} L2 بين الأرض والقمر . ^{[ 12 ]}

يستند تصميم القمر الصناعي إلى تصميم تشانغ إي 2. ^{[ 13 ]} وهو يستخدم هيكل القمر الصناعي الصغير CAST100 مع بنية صفائحية من الألومنيوم على شكل قرص العسل، بالإضافة إلى العديد من الأجزاء المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. ^{[ 1 ]}

يتم التواصل مع سطح القمر في النطاق X ، باستخدام هوائي مكافئ قابل للنشر عالي الكسب بطول 4.2 متر (14 قدمًا) ، وهو أكبر هوائي يُستخدم في أقمار استكشاف الفضاء السحيق . ^{[ 14 ]} يستخدم الاتصال القمري تعديل PCM/PSK/PM في وصلة الإرسال، و BPSK في وصلة الاستقبال. يبلغ معدل نقل البيانات في وصلة الإرسال للمركبة الهابطة والمركبة الجوالة 125 بت/ثانية. أما معدل نقل البيانات في وصلة الاستقبال فيصل إلى 555 كيلوبت/ثانية للمركبة الهابطة، و285 كيلوبت/ثانية للمركبة الجوالة. يتم نقل البيانات إلى الأرض في النطاق S بنمط تعديل BPSK، باستخدام هوائي حلزوني متوسط ​​الكسب بمعدل نقل بيانات يصل إلى 10 ميجابت/ثانية. ^{[ 1 ] [ 15 ]}    

في 20 مايو/أيار 2018، قبل عدة أشهر من مهمة تشانغ إي 4، أُطلق القمر الصناعي كويكياو من مركز شيتشانغ لإطلاق الأقمار الصناعية في الصين، على متن صاروخ لونغ مارش 4 سي . ^{[ 2 ]} استغرقت المركبة الفضائية 24 يومًا للوصول إلى نقطة لاغرانج _{الثانية (} L2) ، مستخدمةً مساعدة الجاذبية على سطح القمر لتوفير الوقود. ^{[ 3 ]} في 14 يونيو/حزيران 2018، أنهى كويكياو عملية الضبط النهائية ودخل مدار المهمة، على بُعد حوالي 65,000 كيلومتر (40,000 ميل) من القمر. يُعد هذا أول قمر صناعي مُرحِّل قمري يُوضع في هذا الموقع. ^{[ 3 ]} 

إلى جانب معدات ترحيل الاتصالات، تحمل مركبة كويكياو مستكشف الترددات المنخفضة الهولندي الصيني (NCLE)، وهو تجربة في علم الفلك الراديوي لرصد الإشارات الراديوية الخافتة من الكون المبكر. ^{[ 16 ]} يهدف الجهاز إلى إجراء مجموعة واسعة من عمليات الرصد في نطاق الترددات الراديوية المنخفضة، مثل دراسة الطقس الفضائي وتوصيف بيئة الخلفية الراديوية عند نقطة لاغرانج _{الثانية} (L2 ). يُعد الجانب البعيد من القمر بيئة مثالية لعلم الفلك الراديوي، لأن القمر قادر على حجب الأجهزة عن التداخل الراديوي البشري المنشأ القادم من الأرض. في حين أن المهمة الأساسية لكويكياو ستُبقي الجهاز دائمًا في خط رؤية مباشر مع الأرض، مما يعرضه للتداخل الراديوي من معدات ترحيل الاتصالات الأساسية، فإن الخبرة والبيانات المتراكمة من NLCE ستكون بمثابة دليل إرشادي لأجهزة علم الفلك الراديوي المستقبلية في الفضاء السحيق. ^{[ 5 ]} وقد نجح NLCE في نشر هوائياته في 27 نوفمبر 2019. ^{[ 17 ]}

تم تجهيز كويكياو أيضًا بعاكس ليزري طورته جامعة صن يات صن كدراسة تجريبية لمشروع مرصد موجات الجاذبية تيانكين . ^{[ 18 ]}

أُطلق قمران صناعيان صغيران علميان، لونغجيانغ-1 ولونغجيانغ-2  ، مع مركبة كويكياو كحمولة ثانوية. يزن كل قمر 45 كيلوغرامًا، وأبعاده 50×50×40 سنتيمترًا. ^{[ 19 ]} طُوِّر القمران في معهد هاربين للتكنولوجيا ، وكان من المقرر أن يحلقا في تشكيل محدد في مدار على ارتفاع 300×3000 كيلومتر لإجراء قياس التداخل الفلكي بأطوال موجية فائقة الطول. ^{[ 20 ]} انقطع الاتصال بلونغجيانغ-1 بعد فترة وجيزة من دخوله مدار القمر، بينما دخل لونغجيانغ-2 بنجاح مدارًا قمريًا على ارتفاع 350×13700 كيلومتر في 25 مايو. زُوِّد لونغجيانغ-2 بكاميرا بصرية دقيقة مقدمة من مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية ، والتي التقطت صورًا ملونة للأرض وسطح القمر. ^{[ 19 ]} في 24 يناير 2019، نفّذ القمر الصناعي لونغجيانغ-2 مناورة نهاية المهمة، حيث خفّض مداره إلى 500  كيلومتر. وتلاشى المدار تدريجيًا بسبب الاضطرابات الجاذبية ، واصطدم القمر الصناعي الصغير بالجانب البعيد من سطح القمر في الساعة 14:20 بالتوقيت العالمي المنسق، في 31 يوليو 2019. ^{[ 20 ]}

تعاونت الصين وجامعة رادبود الهولندية في مشروع مستكشف الترددات المنخفضة الهولندي الصيني (NCLE)، وهو تجربة في علم الفلك الراديوي. ^{[ 17 ]} كما وافقت الصين على طلب من وكالة ناسا لاستخدام مسبار تشانغ إي 4 وقمر كويكياو الصناعي في مهمات أمريكية مستقبلية لاستكشاف القمر. ^{[ 21 ]}