深度關(guān)注 | 架設(shè)地月新“鵲橋”

　　3月20日8時(shí)31分，探月工程四期鵲橋二號(hào)中繼星由長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)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(shí)31分，在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)，長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭搭載鵲橋二號(hào)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(hào)將架設(shè)地月新“鵲橋”，為嫦娥四號(hào)、嫦娥六號(hào)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(hào)“鵲橋”中繼星相比，鵲橋二號(hào)有哪些新特點(diǎn)？記者對(duì)此進(jìn)行了采訪。

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

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

　　“星”如其名，鵲橋二號(hào)是一顆負(fù)責(zé)“搭橋”的中繼通信衛(wèi)星。“由于月球始終有一面背對(duì)地球，著陸在月球背面的探測(cè)器受到月球自身的遮擋，無法直接實(shí)現(xiàn)與地球的測(cè)控通信和數(shù)據(jù)傳輸。”據(jù)國(guó)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(cè)以及采樣，因此需要功能更廣、性能更強(qiáng)的中繼星，架設(shè)起月球?qū)Φ匦碌?ldquo;中繼通信站”。鵲橋二號(hào)的強(qiáng)項(xiàng)，正是解決月球背面探測(cè)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(hào)將在地面測(cè)控支持下，經(jīng)過中途修正、近月制動(dòng)，進(jìn)入捕獲軌道；隨后經(jīng)軌道控制后進(jìn)入調(diào)相軌道，最后進(jìn)入24小時(shí)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(hào)月球采樣任務(wù)提供支持，并接力“鵲橋”中繼星為嫦娥四號(hào)提供中繼通信服務(wù)。

　　得益于對(duì)月球南極區(qū)域的通信覆蓋能力，未來鵲橋二號(hào)還可以為著陸在月球南極區(qū)域的嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)探測(cè)器提供更長(zhǎng)的通信時(shí)間，貼合未來國(guó)際月球科研站建設(shè)的需求。

　　鵲橋二號(hào)技術(shù)創(chuàng)新更多，長(zhǎng)征八號(hào)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(hào)“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(hào)月球背面著陸和巡視探測(cè)任務(wù)立下了汗馬功勞，已在太空中完成計(jì)劃使命。

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

　　執(zhí)行鵲橋二號(hào)發(fā)射任務(wù)的火箭也有諸多看點(diǎn)。長(zhǎng)征八號(hào)火箭是我國(guó)新一代主力中型運(yùn)載火箭，填補(bǔ)了中國(guó)太陽(yáng)同步軌道3至5噸運(yùn)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(zhǎng)征八號(hào)已執(zhí)行三次任務(wù)，前兩次都是將衛(wèi)星送入太陽(yáng)同步軌道，此次任務(wù)是長(zhǎng)征八號(hào)首次執(zhí)行地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射任務(wù)。

　　長(zhǎng)征八號(hào)遙三運(yùn)載火箭采用芯級(jí)捆綁兩枚液體助推器的兩級(jí)半構(gòu)型，全箭總長(zhǎng)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(yùn)力，直接將鵲橋二號(hào)中繼星送入近地點(diǎn)高度200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度42萬公里的軌道上。據(jù)航天科技集團(tuán)一院研制人員介紹，研制團(tuán)隊(duì)根據(jù)多窗口多彈道、低空高速飛行剖面等任務(wù)需求，對(duì)火箭進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)和優(yōu)化，擴(kuò)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(hào)、天都二號(hào)通導(dǎo)技術(shù)試驗(yàn)星。

　　發(fā)射窗口是衛(wèi)星上天的“時(shí)機(jī)”。由于地月轉(zhuǎn)移軌道的特殊性，鵲橋二號(hào)的發(fā)射窗口期每個(gè)月只有3天，屬于“窄窗口”。為了把握好寶貴的窗口期，研制團(tuán)隊(duì)采用多窗口多彈道設(shè)計(jì)，在這3天里每天規(guī)劃2個(gè)發(fā)射窗口，準(zhǔn)備了6套彈道設(shè)計(jì)方案，確保衛(wèi)星順利啟程。

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

　　嫦娥六號(hào)將于今年上半年擇機(jī)發(fā)射，執(zhí)行月球背面采樣返回任務(wù)。經(jīng)計(jì)算，在嫦娥六號(hào)探測(cè)器著陸月球取樣的兩天時(shí)間內(nèi)，鵲橋二號(hào)每天可以提供20小時(shí)以上的中繼通信服務(wù)。

　　迄今為止，人類已經(jīng)進(jìn)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(duì)月球正面更為古老，具有獨(dú)特的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。“嫦娥六號(hào)任務(wù)將突破月球逆行軌道設(shè)計(jì)與控制、月背智能采樣和月背起飛上升等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)施月背自動(dòng)采樣返回，同時(shí)開展著陸區(qū)科學(xué)探測(cè)和國(guó)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(tuán)五院研制人員孟占峰告訴記者。

　　在科學(xué)研究方面，國(guó)家航天局探月與航天工程中心專家表示，嫦娥六號(hào)任務(wù)實(shí)現(xiàn)采樣返回后，將對(duì)月球背面樣品進(jìn)行系統(tǒng)、長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)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(guó)探月工程四期批準(zhǔn)實(shí)施，由嫦娥四號(hào)、嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)4次任務(wù)組成，主要目標(biāo)是對(duì)月球南極開展科學(xué)探測(cè)，建立起月球科研站的基本型。嫦娥四號(hào)已于2018年12月發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了世界首次月球背面軟著陸巡視探測(cè)。嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)計(jì)劃于2026年、2028年發(fā)射。中國(guó)工程院院士、中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁此前表示，中國(guó)計(jì)劃于2028年前構(gòu)建國(guó)際月球科研站基本型，2030年實(shí)現(xiàn)載人登月，2040年前建成完善型的國(guó)際月球科研站，之后建設(shè)應(yīng)用型月球科研站，形成中國(guó)人自己的多功能月球基地。（本報(bào)記者 柴雅欣）