鹊桥向天去！嫦娥探月之前，我们需要先建一座“鹊桥”

记者从国家航天局获悉，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。

2024年3月20日，搭载探月工程四期鹊桥二号中继星的长征八号遥三运载火箭，在中国文昌航天发射场点火升空。 南方+记者 郑新洽 摄

2024年3月20日，搭载探月工程四期鹊桥二号中继星的长征八号遥三运载火箭，在中国文昌航天发射场点火升空。 南方+记者 郑新洽 摄

据了解，中继星将建立对地中继通信链路，实现月面探测器和地面站之间的通信，为嫦娥四号、嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号等四次任务提供中继支持。

近日，南方+记者抵达海南文昌，在我们见证鹊桥二号升空之际，而关于“鹊桥”与嫦娥的故事还有这些值得关注……

金色巨伞即将展开，为嫦娥六号铺路“架桥”

早期的探月计划，包括历史上美国阿波罗计划中的载人登月，目的地都在月球正面，也就是对着地球的一面。当飞行器飞到月球背面，乃至降落到月球背面，就难以和地球进行通信，这也是长期以来人类探测器从未在月球背面着陆的主要原因。

据悉，嫦娥六号将着陆在月球背面的南半球区域。由于选择降落月球背面，嫦娥六号无法和地面测控站进行直接通信，需要鹊桥二号中继星提供一个中继通信支持。

月背采样，鹊桥先行。同样都是中继星，鹊桥二号和已经在太空中完成使命的鹊桥一号有什么不同？

国家航天局探月与航天工程中心嫦娥六号任务副总设计师王琼曾表示，首先，鹊桥二号大得多。即将发射的鹊桥二号约为1200公斤，而鹊桥一号只有425公斤左右。同时，鹊桥二号寿命更长。鹊桥一号设计寿命为5年。鹊桥二号设计寿命为8年。此外，鹊桥二号离月球更近。鹊桥二号采用远近轨道结合的绕月运行模式，它距离月球最近的时候只有约300公里。

而鹊桥二号不光要执行通信中继任务，还要执行科学探测任务。同时，它带上了极紫外相机、阵列中性原子成像仪、地月VLBI试验系统。这3台设备将使我们对月球的了解更加深入，也为后续载人登月任务打下坚实基础。

担负着如此多重要任务的鹊桥二号，将如何完成其使命？

据了解，鹊桥系列中继卫星最显著的特征，就是其极具特色的一把“金色巨伞”，它也被称作星载大型可展开天线，通过这把“金色巨伞”中继卫星即可实现地球与月球背面的通信。

然而旁人无法想象的是，这把巨伞竟然是由金属编织而成。那么这把巨伞又如何在太空中撑开？东华大学教授、教育部产业用纺织品工程研究中心主任陈南梁曾介绍，火箭发射升空时，卫星缩在火箭箭体中。待卫星抵达轨道后，通过展开机构把卫星反射面慢慢展开成大型的网状天线，因此，这个技术也被称为“可展开天线”。

正因为需要卫星在太空中能够实现展开，所以最终科研团队通过编织技术来形成如此“布面”，以保障“伞面”的柔性。

据了解，星载可展开天线上的金属网原料选用的是金属钼丝。为了增强其性能，专家在极细的钼丝上又做了更多的镀层处理和加工。这种特殊金属工艺非常复杂，科研团队为此发明了一种并股加捻（并线加捻）技术来处理钼丝镀金，以提高这种特殊材质结构的稳定性，最终使编织后的产品异常牢固。

嫦娥、玉兔和鹊桥，探月工程中缺一不可

2004年中国探月工程正式立项，到今年是第20个年头，探月工程已经进入四期，即将迎来首次发射任务。

20年来，从给月球拍照，到首次在月球背面登陆，再到成功带回月壤，中国已顺利完成“绕、落、回”三步走战略目标，为人类月球探索事业作出了杰出贡献。

2007年10月24日，中国第一个月球探测器——嫦娥一号顺利升空，迈出了“绕月”的第一步。2013年，嫦娥三号成功实现月面软着陆并开展月面巡视勘察，实现中国首次对地外天体的直接探测，把玉兔号的足迹刻在了月球上。

2018年发射鹊桥中继星是实现嫦娥四号月球背面着陆和巡视探测任务的关键，也是世界首颗地球轨道外的专用中继通信卫星。为与今年发射的鹊桥二号区别，也可称之为“鹊桥一号”。

2019年1月3日， 嫦娥四号探测器实现国际首次月球背面软着陆。着陆过程中，鹊桥一号中继星与着陆器之间保持稳定的中继通信链路，可靠传回了探测器动力下降过程的遥测数据和实时画面。随后在鹊桥的支持下，巡视器与着陆器成功分离并行走至月面，开启了月球背面探索之旅。

截至目前，4年过去了，嫦娥四号、玉兔二号以及为它们服务的鹊桥一号中继星仍然在工作。传回的数据已让我们对神秘的月球背面有了更多认识。

2020年发射的嫦娥五号，是探月工程三期的收官战，成功实现“绕、落、回”中的最后一步，从月球表面取样并返回。之后，2021年底，探月工程四期正式立项。按计划探月工程四期将在2030年之前发射嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号，最终目标是在月球南极建一个月球科研站的基本型。

而设计寿命达8年的鹊桥二号中继星，将为上述探测器提供不间断的服务，成为探月工程新的“无线基站”。

月球的“北斗”，太阳系的“北斗”

鹊桥二号之后，我国还将在太空继续“架桥”。

在本次鹊桥二号发射任务中，即会对上述鹊桥通导技术进行验证。利用本次任务的发射余量，还将搭载天都一号、天都二号两颗通导技术试验卫星。

天都一号整星重量61千克，天都二号重15千克，双星将随鹊桥二号月球中继卫星一同进入地月转移轨道，择机分离后，将编队飞行于环月大椭圆冻结轨道，开展导航系统空间基准异源标定、通信系统高可靠传输与路由转发、通信测距一体化调制等新技术验证。

深空探测实验室天都通导技术试验星总指挥陈晓介绍，这两颗小微型试验卫星将为后续我国鹊桥通导遥综合星座系统的建立，提供有力的参考和依据。

所谓“通导遥”，即“通信、导航和遥感”三大功能。和地球卫星对比，月球的通导遥系统如何工作？对此，陈晓解释，月球通导遥系统类似于月球版的“北斗导航系统”，通过发射运行于月球附近的人造卫星星座，为月面及环月用户提供中继通信、导航及遥感服务。

但是与北斗导航系统不同的是，在月球附近，由于受地球引力影响，卫星轨道动力学更复杂；同时由于月球卫星距离地球更远，通信链路信号更弱；此外，这个系统的服务对象也不同于地球用户，因此对星座设计、运行控制等都提出了更高的要求。

在更远的未来，“鹊桥”架起的不仅仅是地月之间的通信，更是远及火星、金星乃至太阳系其他区域的通导遥综合星座系统。

中国深空探测重大专项总设计师吴艳华此前介绍，中国将建设鹊桥通导遥综合星座系统，拟分三步走：具体而言，2030年前后建成先导型星座，支撑探月工程四期和国际月球科研站等任务；2040年前后建成基本型，实现区域导航，服务载人月球探测、国际月球探测以及火星、金星探测等；2050年前后建成拓展型，实现火星、金星通信导航覆盖，服务火星、金星、巨行星探测和太阳系边际探测等。

【采写】南方+记者 徐勉 王诗堃 赵威

【摄影】南方+记者 郑新洽

【剪辑】南方+记者 万稳龙

【通讯员】黄国畅

【统筹】秦文纲 张志超 董天健 董晨晨