9博体育月球背面到底有什么秘密？鹊桥二号：今日已出发我先去“看看”

　　9博体育2024年3月20日8时31分，长征八号遥三火箭搭载着鹊桥二号卫星腾空而起，飞往遥远的月球，这标志着我国嫦娥工程的正式回归！

　　要知道9博体育，自2020年探月工程三期结束后，我国已近四年没有再向月球发射任何探测器。

　　，它将发挥什么样的作用呢？今天，我们就来了解一下鹊桥二号卫星及探月工程四期的相关知识吧。

　　探月工程四期，是中国航天在完成探月“绕落回”三步走战略后的一步大棋，规划了包括嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号在内的多个任务。根据中国航天相关规划，探月工程四期的目的是在月球南极建立月球科研站的基本型，并通过三颗“嫦娥”探测器依次推进。

　　首先，嫦娥六号计划于2024年上半年降落于月球南极地区，执行月球背面采样任务，并携带月壤样品返回；随后，嫦娥七号于2026年同样降落在月球南极，通过其携带的飞跃探测器不断搜索月表，以找到水的痕迹；嫦娥八号最后到达，并与嫦娥七号合作，在2028年搭建一个初始的科研站，用以实现与多个国家的国际合作。

　　事实上，月球南极一直是各国航天部门和月球科学家眼中的“香馍馍”。NASA的相关探测试验表明，月球南极表面可能有水冰存在，不排除有其它重要的金属资源。可以说9博体育，谁的探测器首先到达那里，谁就最有可能解开月球的“秘密”。

　　然而，南极位置极为特殊，不仅地势崎岖，还有部分探索区域处于月球的背面。我国想要在月球南极实现科研探索，甚至是月背着陆，难度将会非常大，其中最难解决的，正是月球与地球间的通信问题。

　　由于地球潮汐的影响，月球就像一个吸盘一样被地球牢牢控制，在绕地球旋转过程中保持着固定的一面正对我们，另一面背对我们。一旦探测器降落于月球的背面，月球巨大的体积就会将它与地球间的通信信号完全遮挡，我们也将失去对探测器的控制。

　　因此，在中国的嫦娥四号之前，人类最多只能通过绕月卫星获取月背的照片，从未有探测器在月背着陆过。

　　——既然直接通信会被阻挡，那么只要我们在地月系统中找到一个地方放一颗中继卫星，使其通信波束可以同时覆盖月背与地球，那么问题就迎刃而解了。

　　科学家发现，在地月系统中，有几个被称为“拉格朗日点”的特殊位置，在这里可以平衡掉地球与月球的引力作用，与前两者形成一个稳定的“三体”运动，为探测器长久驻留提供了条件。

　　2018年，鹊桥号发射，它正是瞄准了这里——地月系统的第二个拉格朗日点L2。到达预定位置后，它通过自身那4.2米直径的大天线，实现了对月球和地球的通信覆盖，并帮助嫦娥四号完成了月背软着陆，使其成为世界首个开展月背巡视的探测器。

　　可以说，鹊桥号中继星是专门为地月通信建立的纽带。本次鹊桥二号也将接替它的“前辈”，为未来月球南极的嫦娥六号、七号、八号探测器提供通信中继服务，辅助它们完成月球的科研探索任务。

　　作为鹊桥号的“后辈”，鹊桥二号跟“前辈”鹊桥号在功能上类似，但事实上，作为探月工程四期任务的成败关键，它跟“前辈”之间还是有“亿”些不同的9博体育。

　　鹊桥号全重仅425千克，除了姿轨控系统外，主要重量来源于实现通信中继的通信载荷，这其中还包含了一面4.2米直径的大天线。而鹊桥二号卫星达到了惊人的1.2吨，因为它除了自身通信系统外，还携带了包括极紫外相机、阵列中性原子成像仪等探测设备9博体育。

　　因此，相对于鹊桥号，鹊桥二号的任务也将更加多样化。一方面，它可以为后续发射的嫦娥六号、嫦娥七号及嫦娥八号提供通信中继服务，另一方面，它也将利用自身的载荷执行更多的深空探测任务。

　　大家一定好奇，为何拥有4.2米大天线的鹊桥卫星重量却很轻？原来，与我们常见的固定大“锅”不同，鹊桥号中继星的天线为柔性网状，由极细的金属钼丝编织而成。发射时天线收缩，可不占用火箭空间；工作时天线展开，提高通信增益。

　　由于卫星的重量改变，本次鹊桥二号卫星没有乘坐“前辈”使用的长征四号丙火箭，反而使用了刚刚服役不久的长征八号火箭。

　　长征四号丙火箭是中国航天的成熟产品，可将2.8吨货物送到700公里高的卫星轨道。当然由于鹊桥号需要进入的是地月转移轨道，火箭需进行更多的调整，因此运载能力降为了550千克，正好满足鹊桥号的发射需求，而此次鹊桥二号重量达到了1.2吨，长征四号丙能力就有点跟不上了。

　　2018年，长征四号丙运载火箭，成功将探月工程嫦娥四号任务鹊桥号中继星发射升空

　　作为一款中型火箭，它瞄准的是低轨商业卫星发射市场，可将5吨载荷送到700公里高的卫星轨道，地月转移轨道能力也在一吨以上，可满足更加多样化的卫星发射需求9博体育。本次鹊桥二号的发射成功，可以说是为长征八号的市场推广打出了一张闪亮的名片。

　　鹊桥二号的目的地并不是距离月球6.5万公里的拉格朗日点L2，而是绕月大椭圆倾斜轨道。

　　这一轨道的选择是经过精心计算的，可在飞跃月球北极时处于近月点，在飞跃南极时处于远月点。根据开普勒第二定律可知，距离恒星越远的行星飞行的速度越慢。同理，当鹊桥二号处于远月点时，飞行速度会变得很慢，可在南极上空实现长时间停留，从而为月球科研站提供最长时间的通信中继服务。

　　自2004年嫦娥工程启动以来，我国探月已经历了二十载的时光。这二十年里，我们见证了嫦娥一号到嫦娥五号的诸多成就。然而，作为宇宙中距离我们最近的天体，月球仍然有着无数的秘密等待着被发现。因此，探月工程四期以后，中国也将正式开展载人登月计划，就让我们拭目以待吧。

　　上海市天文学会副秘书长，上海天文馆（上海科技馆分馆）网络科普部部长 施韡 为本文提供科学指导