探月工程四期的急先锋：鹊桥二号真不简单

北京时间3月20日上午8时，中国在海南文昌航天发射场通过长征八号遥三运载火箭将鹊桥二号中继星发射升空，这标志着“嫦娥”探月工程四期正式起航！

2004年，中国月球探测一期工程（绕月探测）正式批准立项，同时，探月工程还获得了一个美丽的名称“嫦娥”。

探月工程一期、二期、三期更为耳熟能详的简称是“绕、落、回”三步走。“绕”是指发射卫星进入绕月轨道实施探测，主要目标是突破地月间飞行技术、实现月球探测卫星的绕月飞行、绘制月球地图、探测月球表面元素含量等。2007年10月24日嫦娥一号成功发射并出色地完成了“绕”的任务。“落”的目标由嫦娥三号在2013年12月14日达成，中国成为第三个成功实施月球软着陆、在月面部署巡视器（月球车）的国家。最具挑战性的是“回”。2020年12月17日嫦娥五号任务成功突破了月面采样、月面起飞上升、月球轨道交会对接、再入返回技术等关键技术，成功带回了1371克月球样品返回地面，创造了无人探测器获取地外天体样品新纪录。我国探月计划“三步走”七战七捷（嫦娥一号~五号、嫦娥五号T1再入返回飞行试验器、鹊桥号中继卫星）。

探测月球不能止步于“到此一游”，月球在科学上、应用上、战略上都有着极为重要的价值。自2024年起，中国将开启探月工程四期，目标瞄准国际月球科研站建设！将通过嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号三个主体任务实现科研站基本型的建设。

嫦娥六号探测器是嫦娥五号的姊妹船，预计在2024年5月发射。她将挑战更有难度的首次月球背面取样返回，目标区域是南极-艾肯盆地中纬度地区阿波罗环形山（Apollo crater）。那里是月球曾经遭遇猛烈撞击，月面地势最低的区域，可能保留极早期月球信息。嫦娥七号、八号都是“合体金刚”，将包含着陆器、探测器、巡视器、飞跃器等各类型航天器对月球南极地区进行详细考察，并一同组成国际月球科研站基本型。她们将在2026年和2028年发射。有了这些月球探测器，就能对月球环境资源利用开发进行系统性的试验验证工作。2040年前后有望建成较为成熟的国际月球科研站。

鹊桥二号虽然也叫“鹊桥”，但是和6年前发射的鹊桥号中继星相比还是有着巨大的不同。（注：鹊桥中继卫星并不叫鹊桥一号，就像“玉兔”月球车，有玉兔号、玉兔二号，并不叫玉兔一号。）

鹊桥号中继星是为了配合嫦娥四号在月背实施软着陆而专门研发的中继通信卫星。由于月球的公转周期与自转周期恰好相同，这叫潮汐锁定现象，是宇宙中常见的引力作用结果。于是我们在地球上看，始终只能看到半个面，即所谓的“正面”。如果要在月球背面着陆，那么探测器的信号会被月球本体给阻挡，无法建立通信联络。鹊桥中继星的作用就是担负起“传令兵”的作用。

鹊桥中继星被部署在距离地球448900公里外的地-月拉格朗日L2点，比地月距离远16.8%。嫦娥四号和玉兔二号的信号先传给鹊桥，鹊桥再传给地球；地球发给嫦娥四号和玉兔二号的指令则反过来传递。

不过，探月四期的几次任务都将选择月球南极地区进行考察，L2点就不是非常理想了。于是，鹊桥二号选择了一条十分特殊的大倾角的椭圆轨道，即鹊桥二号的轨道与月球赤道的夹角达到了54.8°，近月点在月球南半球高纬度地区，远月点在月球南半球高纬度地区。

根据开普勒第二定律，沿椭圆轨道运动的卫星离母星越远，移动速度越慢。因此，在远月点附近，鹊桥二号将“慢吞吞”地在月球南极上空路过，持续为地面探测器提供通信中继服务。嫦娥六号将在月面停留48小时进行取样作业，鹊桥二号将在一条24小时周期的轨道上运行，最大限度为取样任务服务。

除了精妙的轨道设计外，鹊桥二号本身也有着很强的本领。鹊桥号使用的是中国空间技术研究院航天东方红卫星有限公司研制的CAST100卫星平台，长、宽各1.4米，是个重约0.45吨的小型卫星，功率为800W。而鹊桥二号使用的是CAST2000平台，重量达到1.2吨，功率达到1000W以上。这让鹊桥二号拥有了更强的通信保障能力，设计寿命也达到8年以上。

同时，它还携带了极紫外相机、阵列中性原子成像仪、地月基线干涉测量（VLBI）试验系统等科学载荷，可以开展多项地月空间的科学研究和试验。可以说鹊桥二号的价值不仅仅在于“传话”。

值得一提的是，这次鹊桥二号还带着两个“小跟班”——“天都”一号和“天都”二号立方星，它们将联合组网测试月球通信和导航。往长远说，鹊桥二号本身也是一颗试验卫星——未来可以有更多的“鹊桥”组成中继卫星星座，甚至架起一座跨越金星-地球-火星的巨大“鹊桥”！