“鹊桥”通天择日架“嫦娥”奔月待时飞

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卫星矢量图

4日，在中继卫星“桥桥”的通信支持下，在月球背面(假想地图)进行了科学研究

地月系统中拉格朗日点示意图其中，中心的圆是地球所在的地方，右边较小的圆是月球所在的地方，l2是中继卫星鹊桥预定到达的地方。

最近，一颗将于5月发射的卫星成为人们“刷屏”的明星，不仅因为它有中国传统文化特色的“鹊桥”之名，还因为它将为定于今年年底飞往月球的嫦娥四号提供卫星“接力服务”，是名副其实的“嫦娥先锋”。

为什么我们要在嫦娥四号发射前建造鹊桥？鹊桥提供什么样的接力服务？鹊桥是中国第一颗中继卫星吗？发射后它将运行什么样的轨道？它会和嫦娥四号一起玩什么样的“登月故事”……这些无疑是人们关心的问题。

“鹊桥”将于上个月飞到12点

鹊桥是一颗中继卫星。这种卫星属于通信卫星，形象地称为“卫星中的卫星”，因为它们可以为卫星、航天器等航天器提供数据中继和测控服务，大大提高各种卫星的使用效率和应急能力，使资源卫星、环境卫星等数据能够实时下载。

嫦娥四号月球探测器是嫦娥三号的备用星，计划在月球背向地球的南极附近的艾特肯盆地着陆。因为月亮被地球潮汐锁定，它只能永远以同样的面貌面对地球。这意味着嫦娥四号降落在月球背面，不仅远离地球测控中心，还需要通过月球球体相互通信。然而，通信信号不能穿透月球到达月球背面，这就需要中继卫星的帮助来实现数据传输和完成地面测控任务。这就是嫦娥在此次发射前发射鹊桥卫星的原因。

浩瀚的宇宙是无限的。“鹊桥”升至空后，将在哪里兴建，以充分发挥其提供接力服务的作用？有必要提到一个概念:拉格朗日点。根据天体力学，在两个大物体的引力作用下，一个小物体位于空之间的一个点上，在这个点上，小物体相对于两个大物体基本保持静止。这些点的存在是由瑞士数学家欧拉在1767年计算出来的，剩下的两点是由法国数学家拉格朗日在1772年证明的。1906年，人们第一次发现在木星轨道上运行的小行星在木星和太阳的作用下位于拉格朗日点。在由两个天体组成的每个系统中，根据推论有五个拉格朗日点，但只有两个是稳定的，也就是说，即使小物体受到外部重力的干扰，它们仍然倾向于保持在它们原来的位置。每个稳定点与两个大物体所在的点形成一个等边三角形。

发射后，“鹊桥”计划移动到“拉格朗日-2点，地月系统”(简称为l2点的地球和月球)，它位于连接地球和月球两个点的延长线上，在月球背离地球的一侧。此时架设的“鹊桥”可以同时与地球和月球背面交换信息和数据，即完成“接力”任务，并由于地球和月球引力的平衡而保持相对稳定的状态，从而节省卫星燃料，便于其轨道控制。

中国的中继卫星已经形成了一个“家庭”

中继卫星的主要功能是进行天基测控和空日数据中继，为卫星、航天器和其他航天器提供数据中继和测控服务。与地面测控相比，天基测控的最大优势在于其高覆盖、实时性和高经济效益。作为运行在台空的数据“中转站”,这类卫星扮演着“台空调查员”、“通信运营商”和“台空导航员”的角色。作为一个航天大国，中国对中继卫星的需求无疑是强劲的，这也带动了中国中继卫星的研究、发射和组网。

2003年，中国启动了天联一号中继卫星系统项目。2008年4月25日，该系统的01号卫星成功发射，当年神舟七号数据中继服务成功完成。天联1-01号卫星作为我国第一颗地球同步轨道数据中继卫星，采用了成熟的东方红3号通用平台，突破了一系列关键技术，标志着我国空间测控覆盖率提高到了一个新的水平，资源卫星、环境卫星等应用卫星实现了数据实时下载和及时应用，效率提高了一倍。2011年和2012年，天联一号卫星02和03成功发射。它们同时运行，形成了一个跟踪和数据中继卫星系统，配有地面应用系统和中继终端。结果，中国成为世界上第二个拥有覆盖全球的中低轨道航天器中继卫星系统的国家。天联一号中继卫星系统在神舟十一号飞船和天宫二号空实验室任务等中国重大航天任务的实施过程中，为航天员与地面的“世界对地通信”和“世界对世界双向视频通信”以及航天员与地面同时收看电视新闻做出了巨大贡献。2016年11月，天联1-04卫星成功发射，实现了中国中继卫星系统的升级。

关于中国中继卫星的发展，航天科技集团第五研究院院长张洪太表示，中国中继卫星系统的建设已经走上了一条符合国情、技术自主创新的道路。例如，它突破了机载自主闭环精确捕获和跟踪等关键技术，解决了高速运动航天器之间的跟踪和高速数据中继问题；建立了星-星、星-地技术体系和整体链接指标体系。

“鹊桥”是中国中继卫星家族的新成员。与天联一号系列中继卫星相比，虽然其用途和技术途径相似，但无疑面临更艰巨的任务和更大的技术挑战。中国宇航员已经在他们的脑海里了。航天科技集团第五研究院党委书记赵晓金表示，“鹊桥”研究团队攻克了地球与月球拉格朗日两点轨道设计与控制、远程接力通信等关键技术，其性能和指标完全满足任务要求。

嫦娥三号曾经来过这里

实现探测器首次登月无疑是人类航天史上的壮举，人们对嫦娥四号的性能充满期待。从过去“嫦娥一号”登月的惊人记录来看，人们也完全有理由对定于今年年底发射的嫦娥四号充满信心。如果说有什么不确定性的话，那很大程度上是来自护送嫦娥四号的中继卫星“鹊桥”。事实上，“鹊桥”在预定地点的成功及其预期性能是嫦娥四号登月的基本条件和前提。用航天科技集团科技委员会主任包为民的话说，“如果鹊桥正常工作，中国将在下半年发射嫦娥四号探测器。”

作为一颗预计固定在地月l2点的中继卫星，“缺桥”实际上有两层含义:一是设置准确，即发射后必须准确进入固定位置，即地月l2点；二是信号和数据传输性能得到充分发挥，性能良好。否则，它处于异常工作状态。

“鹊桥”是否能准确地竖立在适当的位置当然可以在那个时候最终确定，但是目前，对于中国的太空机构来说，它肯定能把飞船送到地球和月球的第二点吗？对于那些熟悉中国航天发展的人来说，这个问题的答案很清楚:把握好它！因为过去的经验已经证明了这一点。事实上，早在三年多前，中国科学家就已经把飞机送到了地球月的第二点。不仅如此，早在大约七年前，中国科学家就已经准确地将飞机送到了太阳和地球的第二点。这两架飞机分别是嫦娥三号返回舱和嫦娥二号飞机。

2014年11月1日，嫦娥三号服务舱脱离返回舱，返回远地点为540，000公里、近地点为600公里的大椭圆轨道，进行扩展试验任务。11月23日，服务舱开始飞往地球月球的第二点，四天后进入绕地球月球第二点的轨道。这是中国航天器首次到达地球和月球的第二点。服务舱围绕该点飞行了三次，执行了一项新的科学探索任务，并验证了轨道设计、轨道控制和轨道维护技术。

2011年8月25日，嫦娥二号飞行了77天，并被控制准确进入太阳和地球的l2点附近的轨道，该点距离地球约150万公里。这是中国首次进行拉格朗日点转移轨道和任务轨道的设计和控制，实现了150万公里的远程测控通信。这一举动也使中国成为世界上第三个访问太阳和地球之间的l2点的国家和组织，也是世界上第一个从月球轨道到达L2点的国家和组织。

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来源：搜狐微门户