“鹊桥”中继星引导嫦娥四号落月

确保顺畅通信，月球背面上空架起“天线”

深空探测任务中难度最大的就是如何确保远距离数据通信链路的可靠建立，实现航天器和地面的实时通信联络，这也是世界各国都在致力解决的深空探测关键核心技术。嫦娥四号探测器要到月球背面安家落户，首先遇到的就是它与地球不仅相隔遥远的地月距离，而且还要隔着通信信号无法穿透的月球球体。

实现数据中继的方法不止一个。比如可以发射很多中继通信卫星绕着月球转，保证始终至少有一颗卫星绕到落在月球背面嫦娥四号着陆器的通信范围内，把信号传到地球。但这一方法由于需要研制发射多颗通信卫星，因此，虽然可行但成本比较高。还有一个同样有效但可降低成本的方案，就是用一颗数据中继卫星来帮忙，实现地球与身处月球背面嫦娥四号之间的实时通信。中继星就起到了类似“天线”的作用。

我国已经有了几颗中继星了，为什么不能“就汤下面”，还要再单独发射一颗中继卫星，为嫦娥四号提供数据中继服务呢？

航天科技集团五院嫦娥四号中继星总设计师张立华介绍，由于现有的中继卫星都是运行在地球同步轨道上，够不到月球背面，因此，只能为在近地空间运行的航天器提供中继服务，而无法实现地球与月球背面之间的通信联系，因此必须发射一颗中继卫星，把它放在一个不被月球遮挡的适当位置，来实现嫦娥四号与地球之间的数据传输，这才成就了架好“鹊桥”等嫦娥的佳话。

振幅1.3万千米，确保月球和地球都能“看见”

由于嫦娥四号要在月球背面靠近南极一个叫冯•卡门撞击坑的地方软着陆实施巡视勘测，科技人员决定把“鹊桥”架在“地月系统拉格朗日L2点”上，这个位置处于地球和月球两点连线的延长线上，且在较小的天体也就是月球一侧，在这个位置“鹊桥”既可以看到地球，又可以看到月球背面，因此，可以同时与地球和月球背面进行信息和数据交换，完成“中继”任务。

当然，如果中继星“守”在地月拉格朗日L2点不动，由于受月球遮挡，仍然“看不见”地球。所以，设计师为其设计了绕地月拉格朗日L2点的Halo轨道，“鹊桥”中继星在这条轨道可以试下Z向振幅约1.3万千米，做拟周期运动，这样既能“看见”地球，又能“看见”月球，可以同时与地球和月球背面进行信息和数据交换，通过定期轨道控制来保持轨道的稳定性，实现对嫦娥四号着陆器和巡视器的中继通信覆盖。

同时，由于这个点受地月引力作用保持相对稳定平衡的状态，因而可以最大限度地节省卫星的燃料，有利于保证对中继星进行轨道控制。

守候“嫦娥”，“鹊桥”经受零下200度严寒

2018年5月21日，“鹊桥”肩负重任在西昌卫星发射中心奔向太空，进入预定地月转移轨道，开始了搭建地月信息联通“鹊桥”的航程。经过1次中途修正，于5月25日到达近月点，在成功实施近月制动后，顺利进入月球至地月拉格朗日L2点的转移轨道。6月14日，“鹊桥”中继卫星实施轨道捕获，进入环绕距月球约6•5万千米的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道，成为世界首颗运行在地月拉格朗日L2点Halo轨道的卫星，在此轨道陆续开展在轨测试和中继通信链路联试后，等待“嫦娥”的到来。

“鹊桥”中继星在浩瀚的太空中，会经历一段没有光照的日子，没有太阳的时候，阴影区的温度是零下200摄氏度左右，最冷的地方将达到零下230摄氏度，在如此严寒下，天线全身肯定都“冻僵了”，这些天线在太空中需要经历严酷的考验。为了使它在“冰窖”似的环境里不被“冻坏”，研制中，科技人员除了采用特殊的材料外，还进行了大量的极端环境下的试验，有效保证了这些天线能够应对严酷环境的考验。

为迎接嫦娥四号的到来，2018年11月9日至11月23日，五院研制人员又对“鹊桥”中继星进行了一次在轨的“体检”。“体检”报告显示，“鹊桥”非常健康！

记者张航 通讯员郭睿

编辑 TF003

来源 北京晚报