中国造“鹊桥”，人类首个月球信号中继卫星

2018年5月21日我国成功发射一颗中继星，取名“鹊桥”。它堪称卫星的卫星。本来“鹊桥”的寿命只有3年，但是美国的宇航专家请求我们延长到了5年。我国作为大国，本着负责任的精神，同意了美国专家的要求。

2016年，我国探月工程总设计师吴伟仁参加了一场国际航天大会。他对这次会议印象深刻。会上美国专家得知我们要搞中继卫星时，他提出要与我们进行合作，并直截了当询问我国中继星的寿命。吴伟仁告诉他是三年，美方专家说能不能再延长两年，吴伟仁当时很纳闷，这是什么意思呢？后来美方专家不好意思地说，其实我们也在准备月背探测器，想用中方的中继星。当时现场氛围很尴尬。吴伟仁最终还是很爽快地答应了他的请求。

那么，什么是中继星呢？为什么美国人不自己搞一个而是要用我们的呢。

中继星

中继星，卫星中的卫星

说到中继星就必须谈月球。

月球是地球唯一的天然卫星，陪伴地球已经超过45亿年。然而身处地球的人类基本永远只看到月球的“正面”，而无法看全月球背面。即便到了载人航天时代，由于月球整体的阻拦，背面成了地面通信的禁区。在过去的60年内，还没有任何一个着陆器能够在月球背面着陆。

也正因如此，人类关于月球背面的阴谋论和谣言甚嚣尘上，外星人基地、纳粹残余、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”。

我国很早就制定了计划探测月球背面，前不久发射的嫦娥四号月球探测器就是这个计划中的一部分。那么嫦娥四号到了月球背面，如何与地面进行传输呢，这就需要用到中继星。它们的功能就是接收、加工、转发其他卫星的信息，换句话说：“卫星的卫星”。拥有这个技术的国家和地区有美国、俄罗斯、欧洲、中国、日本，但目前处在完整工作状态下的中继卫星通讯系统中，仅有美国和中国能够实现全球覆盖。

我国成功发射“鹊桥”中继星

举个典型的例子，2003年，中国航天第一人杨利伟进入太空，那时他只能在飞到中国附近卫星测控站时才能与地球联系。无论是跟国防部长通话还是跟家人问候，一次大概5分钟就必须草草结束。

而到了2013年神舟十号，王亚平就已经能在太空中实现51分钟的太空授课，期间飞船绕了地球大半圈。到了神舟十一号，景海鹏和陈冬已经能看地面电视直播了。

他们依赖的就是我国覆盖全球的四颗信号中继卫星，天链一号。

“鹊桥”为“嫦娥”搭桥

美国宇航局早在1960年代准备阿波罗登月项目时就提出发射中继星，然而直到任务结束也没有被立项。他们将中继星技术应用在火星轨道器上，既探测火星，又为地面上的火星车和着陆器中继信号。因此我国发射的中继星就成了人类历史上首个月球信号中继卫星。

2018年4月24日是中国航天日，这个中继卫星被命名为“鹊桥”，想必这个名字的典故和来历，大家都明白。“鹊桥”就是要为“嫦娥”搭桥，为嫦娥四号和玉兔号月球车实现信号转发服务。

2018年5月21日，我国用长征四号丙运载火箭成功发射“鹊桥”，迈出了我国月球背面着陆与探测的第一步。2019年1月3日，嫦娥四号成功在月球背面着陆。没过多久，嫦娥四号就传回了一张月球背面的360度全景照片。而这个照片正是通过“鹊桥”中转回国内的。

“鹊桥”架设在拉格朗日-2点（地月L2点）上

那么问题来了，“鹊桥”的难点在哪里呢，为什么美国不自己弄一个什么“桥”呢。

这是因为这个中继星要找一个定为点。这是最难的。为了稳定在遥远的深空同时保证对地月通讯的稳定，鹊桥必须定位在一个叫做地月拉格朗日二点的位置附近，选择一条独特的Halo轨道。在此前2014年的嫦娥五号T1测试飞行器已经验证了相关轨道转移和控制技术。

拉格朗日点又叫做平动点，对于两个天体而言，它们的综合引力影响在这些点（共计5个）达到平衡，那么航天器处在这个位置附近的Halo轨道时将会相对两个天体几乎静止。拉格朗日二点就是引力平衡、在较小天体外侧的点，在月球背后。因此，选择这个点有三个重大优势：

1. 随着这两个天体一同运动并与二者处在几何关系几乎不变的状态；

2. 两个天体引力平衡，卫星所需要的轨道维持燃料极少；

3. 没有天体遮挡，一直暴露在日照之下，太阳能丰富。

中继星工作原理

2018年6月14日11 时 06 分，“鹊桥”中继星成功实施轨道捕获控制，进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道，成为世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。

至此，中国攻克了这一难题。

如今“鹊桥”正承担着它的任务，源源不断地为嫦娥四号中继信号，了解更多。