探月工程四期開啟新征程 地月之間架起新“鵲橋”

3月20日8時31分，鵲橋二號中繼星成功升空，開啟奔月之旅。作為我國發射的第二顆在地球軌道以外的專用中繼星，鵲橋二號將為正在運作的嫦娥四號和即將開展的嫦娥六號、嫦娥七號、嫦娥八號等探月工程四期任務，在地月之間架起一座新的通信橋梁。

3月20日8時31分，鵲橋二號中繼星由長征八號遙三運載火箭在中國文昌航太發射場成功發射升空。鵲橋二號中繼星作為探月工程四期後續任務的“關鍵一環”，將架設地月新“鵲橋”，為嫦娥四號、嫦娥六號等任務提供地月間中繼通信。

長征八號遙三運載火箭飛行24分鐘後，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42萬公里的預定地月轉移軌道，中繼星太陽翼和中繼通信天線相繼正常展開，發射任務取得圓滿成功。

這座新“鵲橋”有何不同？未來將發揮什麼作用？探月工程四期後續如何開展？

地月通信功能更廣、性能更強

“鵲橋二號中繼星作為探月工程四期任務實施的‘關鍵一環’，將起到通信樞紐的作用。”中國國家航太局探月與航太工程中心副主任葛平表示，此次鵲橋二號發射任務取得圓滿成功，實現了準時發射、精確入軌、精準控制，為後續執行一系列飛控任務奠定了堅實基礎。

為何要發射鵲橋二號中繼星？

專家表示，由於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，無法直接實現與地球的測控通信和數據傳輸。這時就需要一顆中繼星，為地面和月球探測器之間架起資訊聯通的橋梁。取名“鵲橋”，來源於古老的民間傳説，既體現了中國傳統文化特色，又形象解釋了這顆衛星的特殊作用。

我國曾在2018年發射了首顆中繼星“鵲橋”，為月球背面著陸的嫦娥四號探測器提供中繼通信。如今，“鵲橋”中繼星已經在軌工作多年，處於超期服役狀態。

“探月工程四期任務開展著陸探測以及採樣的地點主要位於月球南極和月球背面地區，因此需要功能更廣、性能更強的中繼星，架設起月球對地球新的‘中繼通信站’，解決月球背面探測器與地球間的通信和數傳問題。”葛平表示。

根據探月工程四期任務的需要，科研人員對鵲橋二號中繼星進行了攻關。與“鵲橋”中繼星相比，鵲橋二號中繼星技術創新更多、技術狀態更多、功能更強、介面更為複雜、研製難度更高、任務時間跨度更大。此外，在實施中繼通信任務之外，鵲橋二號還攜帶了多臺科學載荷，將執行科學探測任務。

據介紹，除了服務於中國探月工程四期，後續鵲橋二號中繼星還可為國內外月球探測提供中繼通信支援。

長征八號運載火箭首次“奔月”

執行本次發射任務的長征八號運載火箭，是新一代中型兩級液體捆綁式運載火箭，填補了我國3—5噸太陽同步軌道運載能力空白。值得一提的是，這次發射也是長征八號運載火箭首次奔赴地月轉移軌道。

據介紹，研製團隊根據多窗口多彈道、低空高速飛行剖面等任務需求，對火箭進行了設計改進和優化。

“此次我們為鵲橋二號中繼星任務量身定制了3項‘本領’——更完善的彈道設計、更靈活的主動滾轉技術和更安全的熱防護措施。”火箭研製團隊相關負責人表示。

專家介紹，作為一顆環月衛星，鵲橋二號中繼星的發射窗口為“月窗口”，即一個月只有幾天的時間。火箭研製團隊從第一窗口開始，設計了連續3天、每天2條共計6條彈道，確保衛星在多種情況下都能順利出發、安全抵達。

此外，為了應對高空風對火箭發射的影響，研製團隊在使用自主抗干擾控制技術等成熟方法之外，還為這次的長征八號運載火箭增加了自動滾轉減載技術，使火箭用更穩定的優勢面來應對高空風，通過自身的旋轉抵消掉高空風的影響。

與長征八號運載火箭擅長執行的太陽同步軌道任務相比，地月轉移軌道的入軌高度更低、火箭飛行速度更快。當火箭高速穿越大氣層時，箭體與大氣摩擦産生的溫度更高，端頭和前錐首當其衝。為此，火箭研製團隊為火箭多“穿”了一層熱防護涂層，火箭重點部位增加了厚度，更能適應地月轉移軌道的嚴酷條件。

嫦娥六號將於上半年擇機發射

“發射成功只是第一步，後續鵲橋二號中繼星還需要進行軌道中途修正、近月制動等一系列重要動作。”葛平介紹，鵲橋二號中繼星調整進入24小時週期的環月大橢圓凍結軌道後，將與嫦娥四號進行在軌對通測試，與嫦娥六號進行天地對通測試，驗證它們天地聯合工作的協調性、匹配性，判定鵲橋二號中繼星是否具備支援嫦娥六號實施月背採樣返回的能力。

嫦娥六號將於今年上半年擇機發射。對於嫦娥六號即將開展的月背採樣返回任務，專家表示，迄今為止人類已進行的10次月球採樣返回均位於月球正面，月球背面整體相對月球正面更為古老，且存在月球三大地體之一的艾特肯盆地，具有重要科研價值。嫦娥六號任務預選著陸區位於月球背面南極—艾特肯盆地，以期發現並採集不同地域、不同年齡的月球樣品，增進人類對月球的認知。任務實現採樣返回後，科學家將對月球背面樣品進行系統、長期的實驗室研究，分析月壤的結構、物理特性、物質組成等，深化月球成因和演化歷史的研究。

當前，國際上掀起了新一輪探月熱潮，世界主要航太國家都在積極開展探月活動。葛平表示，中國探月工程向來重視國際合作，中國探月的合作之門始終敞開，這在以往的探月工程任務中已有很多生動案例和共贏成果。中國已向國際開放嫦娥五號月球科研樣品申請，後續探月工程四期、行星探測工程相關任務也將面向世界公開徵集合作方案。

據了解，嫦娥六號任務搭載了法國的氡氣探測儀、歐空局的負離子探測儀、義大利的鐳射角反射鏡、巴基斯坦的立方星等4個載荷和衛星項目。與此同時，我國正在加快推進國際月球科研站大科學工程，希望更多國際夥伴加入，共同拓展人類認知疆域，為和平利用太空、推動構建人類命運共同體作出貢獻。