深度關(guān)注 | 架設(shè)地月新“鵲橋”

　　3月20日8時31分，探月工程四期鵲橋二號中繼星由長征八號遙三運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射升空。 新華社記者 楊冠宇 攝

　　神箭凌九天，鵲橋連霄漢。3月20日8時31分，在中國文昌航天發(fā)射場，長征八號遙三運載火箭搭載鵲橋二號中繼星成功發(fā)射升空。作為探月四期后續(xù)工程的關(guān)鍵一步，鵲橋二號將架設(shè)地月新“鵲橋”，為嫦娥四號、嫦娥六號等任務(wù)提供地月間中繼通信。“嫦娥”奔月，為何“鵲橋”先行？與嫦娥四號“鵲橋”中繼星相比，鵲橋二號有哪些新特點？記者對此進行了采訪。

　　鵲橋二號解決月球背面探測器與地球間的通信和數(shù)據(jù)傳輸問題

　　長征八號遙三運載火箭飛行24分鐘后，星箭分離，將鵲橋二號中繼星直接送入近地點高度200公里，遠地點高度42萬公里的預(yù)定地月轉(zhuǎn)移軌道，中繼星太陽翼和中繼通信天線相繼正常展開。至此，鵲橋二號中繼星發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。

　　“星”如其名，鵲橋二號是一顆負責(zé)“搭橋”的中繼通信衛(wèi)星。“由于月球始終有一面背對地球，著陸在月球背面的探測器受到月球自身的遮擋，無法直接實現(xiàn)與地球的測控通信和數(shù)據(jù)傳輸。”據(jù)國家航天局探月與航天工程中心專家介紹，探月工程四期的任務(wù)將在月球南極和月球背面地區(qū)開展著陸探測以及采樣，因此需要功能更廣、性能更強的中繼星，架設(shè)起月球?qū)Φ匦碌?ldquo;中繼通信站”。鵲橋二號的強項，正是解決月球背面探測器與地球間的通信和數(shù)據(jù)傳輸問題。

　　發(fā)射成功只是第一步。鵲橋二號將在地面測控支持下，經(jīng)過中途修正、近月制動，進入捕獲軌道；隨后經(jīng)軌道控制后進入調(diào)相軌道，最后進入24小時周期的環(huán)月使命軌道，成為繼“鵲橋”中繼星之后世界第二顆在地球軌道以外的專用中繼星，為嫦娥六號月球采樣任務(wù)提供支持，并接力“鵲橋”中繼星為嫦娥四號提供中繼通信服務(wù)。

　　得益于對月球南極區(qū)域的通信覆蓋能力，未來鵲橋二號還可以為著陸在月球南極區(qū)域的嫦娥七號和嫦娥八號探測器提供更長的通信時間，貼合未來國際月球科研站建設(shè)的需求。

　　鵲橋二號技術(shù)創(chuàng)新更多，長征八號首次執(zhí)行地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射任務(wù)

　　2018年5月，嫦娥四號“鵲橋”中繼星發(fā)射升空，成為世界首顆地球軌道外的專用中繼通信衛(wèi)星。它為嫦娥四號月球背面著陸和巡視探測任務(wù)立下了汗馬功勞，已在太空中完成計劃使命。

　　與“前輩”相比，鵲橋二號技術(shù)創(chuàng)新更多、技術(shù)狀態(tài)更多、功能更強、接口更為復(fù)雜、研制難度更高、任務(wù)時間跨度更大。鵲橋二號不僅執(zhí)行中繼通信任務(wù)，還攜帶了極紫外相機等科學(xué)載荷，執(zhí)行科學(xué)探測任務(wù)。

　　執(zhí)行鵲橋二號發(fā)射任務(wù)的火箭也有諸多看點。長征八號火箭是我國新一代主力中型運載火箭，填補了中國太陽同步軌道3至5噸運載能力空白，并具備多種軌道發(fā)射能力。自2020年首飛以來，長征八號已執(zhí)行三次任務(wù)，前兩次都是將衛(wèi)星送入太陽同步軌道，此次任務(wù)是長征八號首次執(zhí)行地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射任務(wù)。

　　長征八號遙三運載火箭采用芯級捆綁兩枚液體助推器的兩級半構(gòu)型，全箭總長50.3米，搭配4.2米寬、8米高的整流罩，憑借不低于1.3噸的地月轉(zhuǎn)移軌道運力，直接將鵲橋二號中繼星送入近地點高度200公里、遠地點高度42萬公里的軌道上。據(jù)航天科技集團一院研制人員介紹，研制團隊根據(jù)多窗口多彈道、低空高速飛行剖面等任務(wù)需求，對火箭進行了設(shè)計改進和優(yōu)化，擴展了任務(wù)適應(yīng)性，提高了可靠性。此次還搭載發(fā)射了天都一號、天都二號通導(dǎo)技術(shù)試驗星。

　　發(fā)射窗口是衛(wèi)星上天的“時機”。由于地月轉(zhuǎn)移軌道的特殊性，鵲橋二號的發(fā)射窗口期每個月只有3天，屬于“窄窗口”。為了把握好寶貴的窗口期，研制團隊采用多窗口多彈道設(shè)計，在這3天里每天規(guī)劃2個發(fā)射窗口，準備了6套彈道設(shè)計方案，確保衛(wèi)星順利啟程。

　　嫦娥六號將于今年上半年擇機發(fā)射，執(zhí)行月球背面采樣返回任務(wù)

　　嫦娥六號將于今年上半年擇機發(fā)射，執(zhí)行月球背面采樣返回任務(wù)。經(jīng)計算，在嫦娥六號探測器著陸月球取樣的兩天時間內(nèi)，鵲橋二號每天可以提供20小時以上的中繼通信服務(wù)。

　　迄今為止，人類已經(jīng)進行了十次月球采樣返回，均位于月球正面。月球背面整體相對月球正面更為古老，具有獨特的科學(xué)研究價值。“嫦娥六號任務(wù)將突破月球逆行軌道設(shè)計與控制、月背智能采樣和月背起飛上升等關(guān)鍵技術(shù)，實施月背自動采樣返回，同時開展著陸區(qū)科學(xué)探測和國際合作，如果成功，這將是人類首次在月球背面登陸并采樣返回。”航天科技集團五院研制人員孟占峰告訴記者。

　　在科學(xué)研究方面，國家航天局探月與航天工程中心專家表示，嫦娥六號任務(wù)實現(xiàn)采樣返回后，將對月球背面樣品進行系統(tǒng)、長期的實驗室研究，分析月壤的結(jié)構(gòu)、物理特性、物質(zhì)組成等，深化月球成因和演化歷史的研究。

　　2021年12月，我國探月工程四期批準實施，由嫦娥四號、嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號4次任務(wù)組成，主要目標是對月球南極開展科學(xué)探測，建立起月球科研站的基本型。嫦娥四號已于2018年12月發(fā)射，實現(xiàn)了世界首次月球背面軟著陸巡視探測。嫦娥七號和嫦娥八號計劃于2026年、2028年發(fā)射。中國工程院院士、中國探月工程總設(shè)計師吳偉仁此前表示，中國計劃于2028年前構(gòu)建國際月球科研站基本型，2030年實現(xiàn)載人登月，2040年前建成完善型的國際月球科研站，之后建設(shè)應(yīng)用型月球科研站，形成中國人自己的多功能月球基地。（本報記者 柴雅欣）