鵲橋(嫦娥四號中繼星)

鵲橋是嫦娥四號月球探測器的中繼衛星，該中繼星將運行在地月引力平衡點L2點的暈（halo）軌道上，為嫦娥四號的著陸器和月球車提供地月中繼通信支持。於2018年5月21日發射升空。

2018年4月24日，嫦娥四號中繼星命名為“鵲橋”。5月21日5點28分，中國在西昌衛星發射中心用長征四號丙運載火箭，成功將嫦娥四號任務“鵲橋”號中繼星發射升空。6月14日11 時 06 分，成功實施軌道捕獲控制，進入環繞距月球約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點的Halo使命軌道。

2019年1月11日，嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器工作正常，在“鵲橋”中繼星支持下順利完成互拍，達到工程既定目標，標誌著嫦娥四號任務圓滿成功。

基本介紹

• 中文名：鵲橋
• 外文名：Magpie Bridge
• 衛星類型：中繼衛星
• 發射時間：2018年5月21日5點28分
• 命名時間：2018年4月24日
• 運載火箭：長征四號丙
• 發射地點：西昌衛星發射中心

名稱發布

2018年4月24日上午，2018年“中國航天日”主場活動開幕式在黑龍江哈爾濱舉行，活動主題為“共築航天新時代”。開幕式現場，國家國防科技工業局副局長、黨組成員，國家航天局副局長吳艷華宣布，嫦娥四號中繼星命名為“鵲橋”。

發射背景

嫦娥四號登月探測器是嫦娥三號的備份星，計畫將登入月球背對地球一面的南極附近的艾特肯盆地。由於月球自轉周期與繞地球公轉的周期相同，它只能永遠以同一面朝向地球。這就意味著，在月球背面登入的嫦娥四號與地球上的測控中心不僅相隔遙遠的地月距離，而且還要隔著月球球體進行通信聯繫。但通信信號無法穿透月球抵達其背面，這就需要中繼衛星的幫助來實現數據傳輸，完成地面測控任務。

項目團隊

探月工程重大專項實施由國防科工局組織實施。此次中繼星任務由工程總體及衛星、運載火箭、發射場、測控、地面套用五大系統組成。

工程總體承擔：國防科工局探月與航天工程中心；

衛星、運載火箭分別由中國航天科技集團有限公司中國空間技術研究院、上海航天技術研究院研製生產；

發射和測控任務負責：中國衛星發射測控系統部；

地面套用系統承擔：中國科學院國家天文台

設備配置

“鵲橋”裝載有傘狀拋物面天線、測控天線和數傳天線三類低頻射電天線。其中，傘狀天線展開直徑達4.2米，是人類深空探測史上口徑最大的通信天線。它將直接指向月球，與嫦娥四號探測器對接，不僅要將地面的測控指令說給探測器聽，還要聽清楚探測器要對地球說些啥。

“鵲橋”要提供中繼服務，中繼通信分系統是最核心的部分。該系統在地、月、星之間建立了三條鏈路——對月前向鏈路、對月反向鏈路以及對地數傳鏈路。這三條鏈路將能實現“鵲橋”與嫦娥四號探測器的雙向通信，以及與地面的雙向通信。

運行位置

位置定位

鵲橋發射後預定進發的位置為“地月系統拉格朗日-2點”(簡稱地月L2點)，這個點位於地球和月球兩點連線的延長線上，在月球背對地球的一側。“鵲橋”架設在該點上既可以同時與地球和月球背面進行信息和數據交換，即完成“中繼”任務，又因為受地月引力作用平衡而保持相對穩定狀態，從而節省衛星燃料，有利於對其進行軌道控制。

地月L2點位於地月連線的延長線上，該點軌道包括李薩茹軌道和Halo軌道，綜合考慮中繼星與嫦娥四號著陸器、巡視器的距離穩定性、覆蓋率、軌道進入和維持、月球遮擋影響等因素，科研人員經反覆研究，最終確定將Halo軌道作為“鵲橋”中繼星使命軌道，實現對嫦娥四號著陸器和巡視器的中繼通信覆蓋。

軌道控制

2018年6月14日11 時 06 分，探月工程嫦娥四號任務“鵲橋”中繼星成功實施軌道捕獲控制，進入環繞距月球約6.5萬公里的地月拉格朗日L2點的Halo使命軌道，成為世界首顆運行在地月L2點Halo軌道的衛星。後續將在此軌道陸續開展在軌測試和中繼通信鏈路聯試，為年底擇機發射的嫦娥四號月球探測器提供地月中繼測控通信。

國際合作

“鵲橋”中繼星將成為架設在嫦娥四號著陸器和巡視器與地球間的“通信站”，搭建地月信息聯通的“天橋”。嫦娥四號任務共搭載4台國際合作載荷，其中由荷蘭研製的低頻射電探測儀和由沙特研製的月球小型光學成像探測儀在此次“鵲橋”中繼星任務中搭載；德國月表中子與輻射劑量探測儀、瑞典中性原子探測儀將搭載在嫦娥四號探測器上。

主要作用

鵲橋將為嫦娥四號探測器提供地月中繼通信支持，解決與月球背面通訊問題，提供地月中繼通信支持，其搭載的兩顆小衛星將實現月球軌道環繞編隊飛行，開展超長波天文觀測。

發射歷程

• 2018年4月15日，中繼星進抵發射場；
• 2018年5月8日，CZ-4C火箭完成轉載轉運及吊裝工作；
• 2018年5月14日，衛星轉場工作順利完成；
• 2018年5月21日，CZ-4C火箭成功將嫦娥四號中繼星，送入預定軌道。在科學的計畫安排和高效組織指揮下，CZ-4C火箭發射任務獲得了圓滿成功。
• 2019年1月11日，嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器工作正常，在“鵲橋”中繼星支持下順利完成互拍，地面接收圖像清晰完好，中外科學載荷工作正常，探測數據有效下傳，搭載科學實驗項目順利開展，達到工程既定目標，標誌著嫦娥四號任務圓滿成功。至此，中國探月工程取得“五戰五捷”。

飛行計畫

長征四號丙運載火箭飛行25分鐘後，星箭分離，將“鵲橋”號中繼星直接送入近地點高度200公里，遠地點高度40萬公里的預定地月轉移軌道，衛星太陽翼和中繼通信天線展開正常。後續，“鵲橋”號中繼星將經中途修正、近月制動和月球借力，並完成L2點捕獲、軌道修正後，最終進入環繞地月L2點的使命軌道。

成就

“鵲橋”號是我國首顆，也是世界首顆運行於地月拉格朗日L2點的通信衛星，作為數據中轉站，它能夠實時的把在月球背面著陸的嫦娥四號探測器發出的科學數據第一時間傳回地球，具有重大的科學與工程意義，也是人類探索宇宙的又一有力嘗試。

根據設計，“鵲橋”衛星將在L2點做擬周期運動，通過定期軌控保持軌道的穩定性，可實現對著陸器和巡視器的中繼通信覆蓋。

此前，僅有美國的Artemis任務和中國的探月三期飛行試驗器以拓展試驗的名義短暫造訪過這片神奇的空域，但都沒有實現長期運轉。因此，中繼星將首次實現地月L2新軌道的長期穩定運行。

“鵲橋”從西昌衛星發射中心升空，邁出了我國月球背面著陸與探測的第一步。