鹊桥二号中继星示意图。
国家航天局供图
鹊桥二号中继星示意图。
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鹊桥二号中继星示意图。
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鹊桥二号中继星在中国文昌航天发射场成功发射升空。
新华社记者 蒲晓旭摄
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3月20日8时31分，鹊桥二号中继星成功升空，开启奔月之旅。作为我国发射包養網的第二颗在地球轨道以外的专用中继星，鹊桥二号将为正在运行的嫦娥四号和即将开展的嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号等探月工程四期任务，在地月之间架起一座新的通信桥梁。
3月20日8时31分，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工程四期后续任务的“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。
长征八号遥三运载火箭飞行24分钟后，星箭分离，将鹊桥二号中继星直接送入近地点高度200公里、远地点高度42万公里的预定地月转移轨道，中继星太阳翼和中继通信天线相继正常展开，发射任务取得圆满成功。
这座新“鹊桥”有何不同？未来将发挥什么作用？探月工程四期后续如何开展？
地月通信功能更广、性能更强
“鹊桥二号中继星作为探月工程四期任务实施的‘关键一环’，将起到通信枢纽的作用。”中国国家航天局探月与航天工程中心副主任葛平表示，此次鹊桥二号发射任务取得圆满成功，实现了准时发射、精确入轨、精准控制，为后续执行一系列飞控任务奠定了坚实基础。
为何要发射鹊桥二号中继星？
专家表示，由于月球始终有一面背对地球，着陆在月球背面的探测器受到月球自身的遮挡，无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。这时就需要一颗中继星，为地面和月球探测器之间架起信息联通的桥梁。取名“鹊桥”，来源于古老的民间传说，既体现了中国传统文化特色，又形象解释了这颗卫星的特殊作用。
我国曾在2018年发射了首颗中继星“鹊桥”，为月球背面着陆的嫦娥四号探测器提供中继通信。如今，“鹊桥”中继星已经在轨工作多年，处于超期服役状态。
“探月工程四期任务开展着陆探测以及采样的地点主要位于月球南极和月球背面地区，因此需要功能更广、性能更强的中继星，架设起月球对地球新的‘中继通信站’，解决月球背面探测器与地球间的通信和数传问题。”葛平表示。
根据探月工程四期任务的需要，科研人员对鹊桥二号中继星进行了攻关。与“鹊桥”中继星相比，鹊桥二号中继星技术创新更多、技术状态更多、功能更强、接口更为复杂、研制难度更高、任务时间跨度更大。此外，在实施中继通信任务之外，鹊桥二号还携带了多台科学载荷，将执行科学探测任务。
据介绍，除了服务于中国探月工程四期，后续鹊桥二号中继星还可为国内外月球探测提供中继通信支持。
长征八号运载火箭首次“奔月”
执行本次发射任务的长征八号运载火箭，是新一代中型两级液体捆绑式运载火箭，填补了我国3—5吨太阳同步轨道运载能力空白。值得一提的是，这次发射也是长征八号运载火箭首次奔赴地月转移轨道。
据介绍，研制团队根据多窗口多弹道、低空高速飞行剖面等任务需求，对火箭进行了设计改进和优化。
“此次我们为鹊桥二号中继星任务量包養身定制了3项‘本领’——更完善的弹道设包養计、更灵活的主动滚转技术和更安全的热防护措施。”火箭研制团队相关负责人表示。
专家介绍，作为一颗环月卫星，鹊桥二号中继星的发射窗口为“月窗口”，即一个月只有几天的时间。火箭研制团队从第一窗口开始，设计了连续3天、每天2条共计6条弹道，确保卫星在多种情况下都能顺利出发、安全抵达。
此外，为了应对高空风对火箭发射的影响，研制团队在使用自主抗干扰控制技术等成熟方法之外，还为这次的长征八号运载火箭增加了自动滚转减载技术，使火箭用更稳定的优势面来应对高空风，通过自身的旋转抵消掉高空风的影响。
与长征八号运载火箭擅长执行的太阳同步轨道任务相比，地月转移轨道的入轨高度更低、火箭飞行速度更快。当火箭高速穿越大气层时，箭体与大气摩擦产生的温度更高，端头和前锥首当其冲。为此，火箭研制团队为火箭多“穿”了一层热防护涂层，火箭重点部位增加了厚度，更能适应地月转移轨道的严酷条件。
嫦娥六号将于上半年择机发射
“发射成功只是第一步，后续鹊桥二号中继星还需要进行轨道中途修正、近月制动等一系列重要动作。”葛平介绍，鹊桥二号中继星调整进入24小时周期的环月大椭圆冻结轨道后，将与嫦娥四号进行在轨对通测试，与嫦娥六号进行天地对通测试，验证它们天地联合工作的协调性、匹配性，判定鹊桥二号中继星是否具备支持嫦娥六号实施月背采样返回的能力。
嫦娥六号将于今年上半年择机发射。对于嫦娥六号即将开展的月背采样返回任务，专家表示，迄今为止人类已进行的10次月球采样返回均位于月球正面，月球背面整体相对月球正面更为古老，且存在月球三大地体之一的艾特肯盆地，具有重要科研价值。嫦娥六号任务预选着陆区位于月球背面南极—艾特肯盆地，以期发现并采集不同地域、不同年龄的月球样品，增进人类对月球的认知。任务实现采样返回后，科学家将对月球背面样品进行系统、长期的实验室研究，分析月壤的结构、物理特性、物质组成等，深化月球成因和演化历史的研究。
当前，国际上掀起了新一轮探月热潮，世界主要航天国家都在积极开展探月活动。葛平表示，中国探月工程向来重视国际合作，中国探月的合作之门始终敞开，这在以往的探月工程任务中已有很多生动案例和共赢成果。中国已向国际开放嫦娥五号月球科研样品申请，后续探月工程四期、行星探测工程相关任务也将面向世界公开征集合作方案。
据了解，嫦娥六号任务搭载了法国的氡气探测仪、欧空局的负离子探测仪、意大利的激光角反射镜、巴基斯坦的立方星等4个载荷和卫星项目。与此同时，我国正在加快推进国际月球科研站大科学工程，希望更多国际伙伴加入，共同拓展人类认知疆域，为包養和平利用太空、推动构建人类命运共同体作出贡献。
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探月工程四期包括哪些任务？
我国探月工程四期于2021年12月获批实施，由嫦娥四号、嫦包養娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号4次任务组成。其中嫦娥四号已于2018年12月发射，实现了世界首次月球背面软着陆巡视探测；嫦娥六号将于今年上半年择机发射；嫦娥七号和嫦娥八号将构建月球科研站基本型，开展月球环境探测等任务。
