地球月球间的鹊桥 嫦娥四号中继卫星发射

爱相随

　嫦娥四号中继星“鹊桥”搭乘长征四号丙运载火箭升空瞬间（赵聪 摄） 图片来源：中国航天科技集团

　　5月21日5点28分，在我国西昌卫星发射中心，由中国航天科技集团有限公司抓总研制的嫦娥四号中继星“鹊桥”搭乘长征四号丙运载火箭升空。卫星由火箭送入近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道。

　　五二零，我爱你。

　　在5月20日的夜晚（实际发射时间为5月21日凌晨），中国在西昌卫星发射中心发射鹊桥号卫星。这颗卫星，是为将在月球背面工作的嫦娥4号和地球之间提供通信链接的中继卫星。而这颗名为鹊桥号的中继卫星，在五二零的夜晚发射，真是有缘。

　　

　　鹊桥相会

　　为什么需要搭建鹊桥呢？

　　抬头看月亮，我们看到的月亮亘古未变。那影影绰绰的“桂花树”、“广寒宫“、“玉兔”，其实都是在月球的正面。而月球背面，一直对人类保持着神秘。原因就在于月球被地球的引力锁定了。这里打个比方，就像爸爸的双手拉着孩子的双手，爸爸在原地打转，孩子环绕着爸爸打转，从爸爸的角度（也就是地球人的角度），他看不到孩子的背上，或许已经在被蚊子叮咬了。

　　

　　月球被地球的引力锁定了

　　既然地球上无法直接看到月球背面，也就无法和月球背面直接通信。2018年年底，嫦娥四号探测器将在月球背面着陆，这时候，我们就需要一位“话务员”，把嫦娥四号探测到的信息，通过“话务员”传递到地球上。鹊桥号的主要使命，就是在月球背面和地球之间“传话”，也就是提供中继通信。

　　说到嫦娥4号，这可是全世界第一个要在月球背面着陆的探测器，是全人类有史以来第一次。想到这个，我就情不自禁地哆嗦。嫦娥4号将要着陆的地方，位于月球南极的艾特肯盆地，那里是整个太阳系中最大最深的盆地，很可能是月球刚刚形成不久之后被小天体撞击形成的。嫦娥4号将在那里开展着陆和巡视探测，揭开艾特肯盆地和月球背面的秘密。

　　嫦娥4号虽然是嫦娥3号的备份，但它们的使命不同，同样可以大放异彩。

　　鹊桥号既要能够完全独立自主运行，也要做到“月亮走，我也走”。鹊桥号既要跟着月亮一起绕着地球转，同时还要跟着地球一起绕着太阳转，这样才不至于被地球和月球甩掉，远远地落在后面，没法完成“话务员”的任务。科学家经过缜密计算，终于确定了这个地点，它就位于地球和月球连线的延长线上，距离月球大约有6到8万公里。这个点叫做地月拉格朗日2点——也就是地球和月球的引力平衡点。放在这个位置的航天器，被地球和月球的引力牢牢束缚，不由自主地跟着地球和月球一起走。从而可以节省用于轨道维持的燃料，延长卫星的运行寿命。

　　鹊桥号并不是老老实实地待在拉格朗日2点，而是环绕这个点打转，转一圈的周期大约为14天。从鹊桥号那里看去，既能看到地球，也能看到月球的背面，从而可以为嫦娥4号提供全时段的中继通信服务。而且，那里很少被地球或月球遮挡，能接收到太阳光照，卫星的能源供应得以保障。

　　

　　鹊桥号将运行在右上角的椭圆轨道上

　　鹊桥号就像一位话务员，一方面，嫦娥4号的着陆器会给它发射信号，而它要把这些信号分别传递给月球车和着陆器。月球车和着陆器也会发射信号和探测数据给它，它要把这些信号和探测数据，传递给地球上的地面站。鹊桥号既要能看到月球的背面，也要能看到地球。因此，鹊桥号这位话务员工作量不小。什么叫忙得团团转，说的就是它了。

　　鹊桥号中继星的重量不大，约为425千克，但工作寿命较长，要求能够连续工作五年以上。跟嫦娥一号和嫦娥二号卫星明显不同的地方，就是这颗卫星上有一个大口径的抛物面天线，就像一把大伞，接收来自月球背面的信号和地球上的信号。这把大伞在发射之前是收拢的，进入太空之后才会打开。所以，鹊桥号发射成功的标志之一，是这把大伞能否顺利打开，以及能否顺利进入环绕拉格朗日2点的轨道。

　　

　　鹊桥号

　　鹊桥号中继星发射之后，并没有像嫦娥一号卫星那样先绕地球飞行，然后一步三回首地进入奔月轨道，而是一经发射就直奔月亮而去，进入近地点轨道高度为200公里，远地点轨道高度约为40万公里的奔月轨道。途中进行轨道调整，最终经过十天左右的时间，进入任务轨道，在那里原地待命，等待嫦娥四号的发射。

　　

　　鹊桥号的飞行轨道

　　中继星除了提供“话务员”的传话功能之外，还搭载了重约1.6 公斤、孔径17厘米的中空角锥反射镜，配合地面上0.5 米口径的激光发射望远镜、以及1 米口径的激光接收望远镜，在月球和中继星之间进行激光测距实验。