2018年12月8日凌晨2時23分，嫦娥四號月球探測器如期升空，開啟了人類首次月背探索之旅。而早在6個月前，由中國航天科技集團五院抓總研制的嫦娥四號中繼星——“鵲橋”就已經跨越幾十萬公里，在深空中心心念念地等待著嫦娥四號的到來。

為何要發射“鵲橋”

在深空探測任務中，難度最大的就是如何確保遠距離數據通信鏈路的可靠建立，從而實現航天器與地面的實時通信聯絡，這也是世界各國都在致力解決的關鍵核心技術。月球背面的通信問題一直困擾著人類登陸月球背面，嫦娥四號要到月球背面“安家落戶”，不僅要面臨遙遠的地月距離，還要隔著通信信號無法穿透的月球球體。

實現數據中繼的方法不止一個。例如，可以發射很多顆中繼通信衛星繞著月球轉，保證始終至少有一顆能夠繞到月球背面嫦娥四號著陸器的通信范圍內，把信號傳到地球。由于需要研制并發射多顆通信衛星，因此，這一方法雖然可行但成本比較高。

“還有一個同樣有效卻可以降低成本的方案，即用一顆數據中繼衛星來幫忙，實現地球與身處月球背面的嫦娥四號之間的實時通信。”據航天科技集團五院嫦娥四號中繼星總設計師張立華介紹，現有的中繼衛星都運行在地球同步軌道上，夠不到月球背面，只能為在近地空間運行的航天器提供中繼服務，因此“必須發射‘鵲橋’，把它放在一個不被月球遮擋的適當位置，來實現嫦娥四號與地球之間的數據傳輸”。

Halo軌道見

因為嫦娥四號要在月球背面靠近南極一個叫馮·卡門撞擊坑的地方軟著陸，并實施巡視勘測，所以研制人員決定把“鵲橋”架在“地月系統拉格朗日L2點”上——該位置處于地球和月球兩點連線的延長線上，且在月球一側，在此“鵲橋”可以同時與地球和月球背面進行信息和數據交換，完成“中繼”任務。

當然，如果中繼星“守”在地月拉格朗日L2點不動，受月球遮擋，仍然“看不見”地球。為此，設計師為其設計了Z向振幅約1.3萬千米、繞地月拉格朗日L2點的Halo軌道。據悉，“鵲橋”在這一軌道上做擬周期運動，既能“看見”地球，又能“看見”月球。

“同時，這個點受地月引力作用保持相對穩定平衡的狀態，可以最大限度地節省衛星的燃料，有利于保證對中繼星進行軌道控制。”張立華補充道。

期待太空相會

2018年5月21日，肩負“中繼”重任的“鵲橋”在西昌衛星發射中心奔赴太空，進入預定地月轉移軌道，開始了搭建地月信息聯通的航程;經過1次中途修正，“鵲橋”于5月25日到達近月點，在成功實施制動后，順利進入由月球到地月拉格朗日L2點的轉移軌道;6月14日，“鵲橋”實施軌道捕獲，進入環繞地月拉格朗日L2點的Halo使命軌道，陸續開展在軌測試和中繼通信鏈路聯試，等待“嫦娥”的到來。

據悉，在浩瀚的太空中，“鵲橋”會經歷一段沒有光照的日子。屆時，陰影區的溫度為零下200攝氏度左右，最冷的地方將達到零下230攝氏度。因此，研制過程中，科研人員除了采用特殊的材料外，還進行了大量極端環境試驗，以避免“鵲橋”在如此嚴酷的環境下被“凍壞”。

為了迎接嫦娥四號的到來，2018年11月9日至11月23日，中國航天科技集團五院的研制人員又對“鵲橋”進行了一次在軌“體檢”。“‘體檢’報告顯示，我們的‘鵲橋’非常健康。它將在使命軌道上繼續‘遨游’，靜待‘嫦娥’。”張立華打趣地說。讓我們一同期待“鵲橋”與“嫦娥”這次非比尋常的相會!

(新媒體責編：wb001)