地月最强“传话筒”！鹊桥二号中继星打造“一对多”通信服务

2024年6月，一张嫦娥六号的自拍照，通过鹊桥二号中继星从月背传回了地球。这是人类第一次开展月球背面取样，中国这次开创性的深空探测，吸引了全世界的目光。此前，人类共对月球进行了10次采样返回，均位于月球的正面。为什么不去月背挖土呢？为了解答这个问题，我们首先要了解一下，月球和地球之间的关系。

嫦娥六号自拍照

月球，这颗距离地球最近的宇宙天体，人类已进行过多次探测。但在过去60多年的人类月球探测史上，月球背面与两极地区依然人迹罕至。月球始终只有正面朝向地球，着陆在背面和两极地区的探测器受到月球自身的遮挡，无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。要解决“失联”问题，必须研制专用的中继通信卫星。

长八遥三火箭发射升空 摄影王磊

2024年3月20日8时31分，探月工程四期鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。鹊桥二号中继星作为探月四期后续工程的“关键一环”，将架设地月新“鹊桥”，为嫦娥四号、嫦娥六号等任务提供地月间中继通信。

鹊桥二号中继卫星

不过，具备了中继通信的技术只是建立月背通信的一个条件。选择怎样的轨道，才能更好地进行中继通信呢？月球中继通信任务主要有两类可选轨道，一是绕地月平动点轨道，二是环月轨道。

早在1950年，阿瑟·克拉克在《行星际飞行》一书中就提出，利用地月L2平动点向月球背面进行广播和电视转播。直到我国发射了“鹊桥”，人类才终于把多年的设想变为现实。

鹊桥二号任务中，科研人员为它设计了环月大椭圆冻结轨道，这在过去的探月任务当中从来没有使用过。环月冻结轨道是环月轨道的一种，环月冻结轨道的拱线就像被冻住了一般，轨道的远月点一直在月球南极地区上空，因此能够为月球南极地区的探测器提供足够长的通信覆盖时间。这条轨道也很稳定，理论上，在这条轨道上不需要耗费额外的推进剂维持轨道飞行状态。

鹊桥二号环月大椭圆轨道

鹊桥二号中继星兼顾多项任务，集中继通信、科学探测和技术验证于一体，充分体现出中国航天“花小钱、办大事”的风格。在科学探测方面，鹊桥二号中继星上的极紫外相机将获得地球等离子层的全貌，阵列中性原子成像仪将帮助科学家探知太阳风如何作用于月球，通过科学探测，人类将进一步了解太阳与地球的相互关系。

在技术验证方面，鹊桥二号中继星将开展四程测距技术验证，有望为嫦娥六号及后续探测器提供高精度的定位；验证多种星际互联网络协议，为未来鹊桥通信与导航系统的发展提供技术支撑；利用4.2米口径天线开展月球轨道VLBI（甚长基线干涉测量）试验，提升对航天器的定位精度……总之，这些新技术将让未来的星际航行精度更高、连通更顺畅。

在环月冻结轨道上，鹊桥二号中继星正在一圈又一圈绕月飞行。它将与嫦娥四号、嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号探测器并肩工作，完成月球背面采样返回和月球极区高精度着陆和阴影坑飞跃探测，并与相关国家、国际组织和国际合作伙伴共同开展国际月球科研站建设，共同克服探月征途的困难挑战，共享建设月球家园的胜利果实。

（作者：胡蓝月、林佳昕 图片来源：国家航天局、航天东方红卫星有限公司 把关专家：中国空间技术研究院总体部研究员 贾阳）