架设地月新“鹊桥”

● 文/中国航天科技集团 钱航

2024 年3 月20 日8 时31 分，我国探月工程四期鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭（以下简称“长八火箭”）在文昌航天发射场成功发射升空。长八火箭飞行24 分钟后，星箭分离，将鹊桥二号中继星直接送入近地点高度200 千米、远地点高度42 万千米的预定地月转移轨道，中继星太阳翼和中继通信天线相继正常展开，发射任务取得圆满成功。

鹊桥二号中继星是继鹊桥号中继星之后世界第二颗在地球轨道以外架设的专用中继星，是探月四期后续工程的关键一环，将为正在运行的嫦娥四号和即将发射的嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号，以及后续国内外月球探测任务等提供中继通信服务。

2018 年发射的鹊桥号中继卫星

两个“鹊桥”大不同

与2018 年发射的鹊桥号中继星相比，鹊桥二号的技术创新更多、技术状态更多、功能更强、接口更为复杂、研制难度更高、任务时间跨度更大。

1.质量更大

鹊桥二号约为1 200 千克，功率达1 000 瓦以上，而此前发射的鹊桥号只有425 千克左右。

鹊桥二号的大体格不光要执行中继通信任务，还承载了很多科学探测任务。它的身上携带了如极紫外相机、科学载荷管理器等科学仪器，将开展月基对地球磁尾与等离子体层的探测和研究、月地甚长基线干涉测量试验和观测研究等。

2.寿命更长

鹊桥号的设计寿命为5 年，而鹊桥二号的设计寿命为8 年，将主要服务于嫦娥六号、嫦娥七号以及嫦娥八号等后续月球探测任务。此外，一旦鹊桥号中继星退役，鹊桥二号还要接力为在月球背面探测的嫦娥四号提供中继通信服务。

3.拥有一把“小伞”

从外形上看，“鹊桥”系列中继卫星最显著的特征就是拥有一把“金色大伞”，直径达4.2米。通过这把“金色大伞”，可实现地球与月球背面的通信。

这把“金色大伞”有个专业名称，叫“固网结合的伞状可展开抛物面天线”。在入轨前，“伞”处于收缩状态，在发射进入轨道过程中能够展开。“伞面”由镀金钼丝织成，主要用于反射电磁波。钼丝非常细，还不到头发丝直径的1/4。钼丝表层镀金后，单线会更加牢固，信号反射率也会更好，这样更有利于鹊桥二号在复杂的太空环境中工作。

而在鹊桥二号上还有一把“小伞”，叫“二维可驱动抛物面天线”，直径和质量都很小，直径大约只有0.6 米，重约20 千克。在太空中，通过两轴驱动机构，保证每时每刻都能指向地面数据接收站。

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冻结轨道是一种特殊的航天器轨道。在这类轨道上运行的航天器，通过恰当地设计轨道参数，轨道漂移可以被最小化。通常，位于这种轨道上的卫星在很长一段时间内，其轨道高度在每个轨道周期的同一时间是保持不变的。

4.3 次轨道修正

由于探月四期的几次任务都将对月球南极地区进行考察，因此鹊桥二号选择了一条十分特殊的绕月大倾角椭圆轨道——与月球赤道的夹角达54.8°，近月点在月球北半球高纬度地区，远月点在月球南半球高纬度地区。

在地、月转移过程中，受入轨偏差、控制偏差等因素影响，探月设备会产生轨道偏差。为了保证鹊桥二号始终飞行在预期的轨道上，鹊桥二号进入地月转移轨道后要进行3 次轨道修正。

3 月25 日0 时46 分，鹊桥二号中继星经过约112 小时奔月飞行，在距月面约440 千米处开始实施近月制动，约19 分钟后，顺利进入环月轨道飞行。

在顺利进入近月点约200 千米、远月点约10 万千米的月球捕获轨道后，鹊桥二号开始绕月球飞行，轨道的周期为10 天左右。经过3 次轨道调整后，鹊桥二号将最终进入近月点约200 千米、远月点约16 000 千米、周期为24 小时的环月大椭圆冻结轨道。

5.运行方式不一样

首颗月球中继星“鹊桥”被部署在距离月球5.6 万～8 万千米的地月拉格朗日L2 点。而鹊桥二号是绕月运行，而且是远近轨结合的方式，这样方便与鹊桥号联合使用。同时，鹊桥二号可以更清楚地接收来自月面的信号，信号的传输会更快捷、更清晰。

长八火箭

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此次发射任务还搭载发射了天都一号、天都二号通导技术试验星，名字源自安徽黄山主峰天都峰，寓意中国深空探测事业扎根大地，不断向更高、更远的深空迈进。它们将开展月球轨道导航空间基准异源标定、月地高可靠传输与路由等新技术验证。

“好搭档”长八火箭首次执行探月轨道发射任务

长八火箭采用芯级捆绑两枚液体助推器的两级半构型，填补了我国新一代运载火箭 700 千米太阳同步轨道3～4.5 吨卫星发射能力的空白，兼顾近地轨道和地球同步转移轨道发射能力，同时面向商业卫星发射市场积极参与竞争。

此次发射是长征系列运载火箭第512 次飞行，也是长八火箭首次执行探月轨道发射任务。研制团队根据多窗口多弹道、低空高速飞行剖面等任务需求，对其进行了设计改进和优化。在短短半小时的飞行过程中，长八火箭为鹊桥二号顺利入轨而量身定制了3 项特殊本领：更完善的弹道设计、更灵活的主动滚转技术和更安全的热防护措施。

为了更好地“服务”于奔月的“乘客”，长八火箭为鹊桥二号设计了 6 条“天路”，即使出现窄窗口发射的情况，也能确保卫星顺利启程。

长八火箭成功发射鹊桥二号中继星，让我们见证了中国航天事业迈向新的里程碑，更让我们看到了无数科研人员和工程师的辛勤付出与精湛技术。随着鹊桥二号中继星顺利进入预定轨道，它将肩负起连接地球和月球之间通信的重要使命，为中国航天事业注入新的活力和动力。

同时，也让我们共同期待，即将开始的嫦娥六号奔月之旅，必将为人类探索宇宙的征程，绽放出更加璀璨的光芒！