发射现场。梁珂岩摄

华西都市报-封面新闻记者 张想玲

21日5时28分，在嫦娥三号“奔月”4年多之后，中国又做出一个探索月球的大动作——在西昌卫星发射中心将探月工程嫦娥四号任务鹊桥号中继星发射升空。

这是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点(简称：地月L2点)的通信卫星，它的成功与否对2018年年底中国探月工程嫦娥四号任务——世界首次月球背面软着陆和巡视勘察任务至关重要。

5月21日凌晨，繁星点点，中国西昌卫星发射中心“探月港”里紧张忙碌，托举着“鹊桥”嫦娥四号中继星的长征四号丙运载火箭，巍峨矗立在三号塔架，等待出征的号令。“各号注意，30分钟准备!”“01”指挥员张光斌响亮的调度声音，从测发大厅传递到各分系统指挥员，岗位人员按规程进行发射前最后的准备工作。

随着发射塔架上一组组回转平台陆续打开，乳白色箭体上的“CZ-4C”深蓝大字映入眼帘。

“……5、4、3、2、1。点火!”随着“01”指挥员一声令下，烈焰飞腾，声震山谷，长征四号丙运载火箭迎着清晨第一缕朝阳，在天空中划出一道绚丽的轨迹。

长征四号丙运载火箭飞行25分钟后，星箭分离，将“鹊桥”直接送入近地点高度200公里，远地点高度40万公里的预定地月转移轨道，卫星太阳翼和中继通信天线相继展开正常。后续，“鹊桥”将经中途修正、近月制动和月球借力，进入月球至地月L2点的转移轨道，通过3次捕获控制和修正后，最终进入环绕地月L2点的使命轨道，地月L2点是卫星相对于地球和月球基本保持静止的一个空间点。

发射和在轨应用后，“鹊桥”将成为人类历史上第一颗地球轨道外专用中继通信卫星，第一颗连通地月的中继卫星，第一颗在地月L2点上采用Halo轨道的卫星，标志着我国率先掌握地月中继通信技术，这是我国在月球探测领域取得的新突破。

月背难探

嫦娥四号发射之前

为何要先架“鹊桥”?

2013年12月，嫦娥三号任务圆满完成我国首次地外天体软着陆和巡视勘察之后，国防科工局组织开展了嫦娥四号任务实施方案调整的论证工作。综合考虑国际前沿、科学价值、经济和技术可行性等因素，最终确定了月球背面软着陆和巡视勘察的总体方案。

中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁说，由于月球绕地球公转的周期与月球自转的周期相同，所以月球总有一面背对着地球，这一面称之为月球背面。着陆在月球背面的探测器会受到月球自身遮挡，无法直接与地球进行测控通信和数据传输，因此必须先发射“鹊桥”，让它去充当架设在嫦娥四号与地球间的“通信中继站”，专门解决着陆月球背面的探测器对地通信“不在服务区”的问题。

“鹊桥”的名字来源于中国民间牛郎织女的传说，而这颗中继星是中国航天人用自己的辛勤、智慧和汗水设计建造的地月信息联通的“天桥”。

中国方案

“鹊桥”号中继星

主要发挥什么作用?

嫦娥四号任务是人类首个在月球背面进行的着陆和巡视探测任务，采用“月球背面软着陆巡视+地月L2点中继通信”的技术方案。

嫦娥四号任务通过两次发射来完成，第一次任务先发射嫦娥四号中继星，中继星稳定运行在地月L2点后，执行第二次任务，发射嫦娥四号着陆器、巡视器组合体，组合体软着陆到月球背面南极艾特肯盆地，通过中继星与地球进行中继通信。

按照计划，“鹊桥”将在今年年底等到前来月球背面执行探测任务的嫦娥四号着陆器和巡视器。届时，“鹊桥”将提供中继通信服务，为地球和月球搭建一条跨越40多万公里的通信“桥梁”。

华西都市报-封面新闻记者获悉，嫦娥四号中继星由中国航天科技集团有限公司五院所属航天东方红卫星有限公司抓总研制，在今年第三个“中国航天日”期间，被正式命名为“鹊桥”。中继星基于CAST100卫星平台设计，发射质量约为448公斤，工作寿命不小于3年。

值得关注的是，中继星配置了由五院西安分院研制的4.2米口径的高增益伞状抛物面天线，这是人类深空探测任务史上最大口径的通信天线，采用整星零动量控制方式，可以实现对地、对月、对日和对惯性空间任意目标指向与跟踪的三轴稳定控制，实现着陆器、巡视器与地面站之间的测控与数据传输。

中国航天科技集团有限公司五院“鹊桥”号中继星项目经理张立华说，“鹊桥”还携带了由荷兰研制的低频射电探测仪，未来将开展在轨科学探测试验。

轨道之问

为什么选定

围绕L2点飞行?

“鹊桥”虽然只有400多公斤重，但它是中国第一次应用于深空探测重大任务的小卫星。专家们坦言，这次任务周期长、难度大、风险高，卫星的飞行轨道也与众不同。

吴伟仁说，1772年，法国数学家拉格朗日推算出，一个小物体在两大物体的引力作用下，小物体相对于它们基本保持静止的空间点有五个，即拉格朗日点又称为平动点，分别为L1、L2、L3、L4、L5。其中，L1、L2点在两个天体的连线上。

“鹊桥”正是要围绕地月L2点的使命轨道飞行。中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器系统项目执行总监、副总设计师张熇告诉记者，在去往地月L2点使命轨道的途中，“鹊桥”需要多次进行中途修正，要完成全部使命还需“过五关斩六将”。

最关键的一次是近月制动的变轨，张立华将它形象地称为在距月面100公里高度时给卫星“踩一脚刹车”。这次变轨的窗口时间很短，且只有一次机会。如果没按计划完成好“刹车”动作，“鹊桥”很可能从此飞离预定轨道，因为这颗小卫星携带的推进剂不足以让它重新进入预定轨道。

此外，“鹊桥”采用的伞状大通信天线由于是首次使用，其性能表现需要经受在轨实际检验，而远距离通信也是一大难点。张立华说，地球上的通信卫星通常是在距地面3万多公里的地球同步轨道运行，“鹊桥”距离月面距离远了1倍多，有7万多公里，这些对这颗中继星实现与嫦娥四号着陆器和巡视器稳定可靠的通信提出挑战。

中国制造

连通地球和月球

让月球背面首次有信号

一直以来，人类关于月球背面的阴谋论和谣言甚嚣尘上，外星人基地、月球人家园……这些甚至广泛出现在各种科幻作品中，各种演绎充满想象力。月球背面甚至得名“月之暗面”。

2018年底，嫦娥四号将按计划抵达月球背面。那时，这个鹊桥“天眼”将会执行任务的指令发送、信号中继、数据下载等功能，成为链接地球与月球的“鹊桥”。“鹊桥”携带一大一小两个相机，小的专门观察卫星天线的展开情况，大的可以给月球和地球拍合影。

执行此次发射任务的长征四号丙运载火箭是长征四号系列运载火箭第一次在西昌卫星发射中心承担发射任务。这是长征系列运载火箭第275次发射。此次还搭载发射了“龙江一号”“龙江二号”两颗月球轨道编队超长波天文观测微卫星。

综合新华社