来源／中国航天科技集团微信公众号（下同）
今天5点28分，由中国航天科技集团有限公司抓总研制的嫦娥四号中继星“鹊桥”在西昌卫星发射中心，搭乘长征四号丙运载火箭升空。卫星由火箭送入近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道。
顺利发射和在轨应用后，“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。
为探访月球背面做准备
月球在自转的同时，也在围绕着地球公转，这两种运动恰好达到了一种平衡，导致了月球永远都只有一面面向地球，而另一面则永远处于背向地球的阴影中。尽管“月有阴晴圆缺”，但我们在地球上通过肉眼看到的始终是月球的正面。
月球“背面”探测成为航天事业中的一个热点和难点。美国、欧洲各国等都提出过探测月球背面的计划，但由于种种原因，最终都未能实施。目前，人类还没有探测器到达神秘的月球背面。
根据我国探月工程的规划，嫦娥四号月球探测器将首次在月球背面软着陆。据航天科技集团有关专家解释，月球背面登陆探测面临着一个很大的难题，那就是由于月球本身的遮挡，运行到月球背面的着陆器和巡视器无法与地球之间进行通信，可谓是“两眼一抹黑”。
发射中继星“鹊桥”，可以以“鹊桥”为通信中继点，从而绕过月球实现着陆器和巡视器与地面之间的通信。嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士曾解释说，月球背面和正面软着陆在“落”月的本质上没有区别。探月活动中，利用中继星实现地球与月球背面的通信，是中国人的创举。相当于“布”了一个通讯站，可与地球保持全天候的通信。
图说：长征四号丙运载火箭成功发射嫦娥四号中继星“鹊桥”  高剑 摄
“鹊桥”将飞架在地月l2点
茫茫宇宙浩渺无垠，“鹊桥”发射升空后将架设在哪里才能充分发挥作用呢？每一颗卫星在宇宙中都有自己的运行轨道，例如地球同步轨道、太阳同步轨道等，中继星“鹊桥”也不例外。专家介绍，经过约4至5天的飞行，期间经过两三次中途修正，“鹊桥”将到达距离月面高度约100公里的近月点。经过近月制动后，在约21天的时间内，“鹊桥”将进行2次中途修正和3次捕获控制，进入z向振幅约1.3万公里绕地月l2点的halo轨道。
halo轨道的中文名叫做“晕轨道”，这个“晕”字借自日晕和月晕，该轨道形状是非共面的三维非规则曲线，不同于地球卫星的椭圆轨道，轨道控制非常复杂。“鹊桥”将在这个轨道进行在轨测试，验证充分后，正式进入“备战”状态。
专家介绍，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，被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。
所谓“地月l2平动点”，也称作地月拉格朗日点，是指在地球和月球二体旋转系统中的引力动平衡点。l2平动点处于月球背面的地月延长线上。“鹊桥”架设在该点上，既能“看到”月球背面，也能“看到”地球，可以有效完成地球和“嫦娥4号”探测器之间的信号和数据传输任务。
中继星“鹊桥”由平台系统和载荷系统两部分组成，装载有伞状抛物面天线、测控天线和数传天线三类低频射电天线。其中，伞状天线展开直径可达近5米，是人类深空探测任务史上最大口径的通信天线。
本次“鹊桥”发射任务中，“座骑”长征四号丙火箭由上海航天研制。同时，上海的65米口径天马望远镜，再一次与北京、昆明、乌鲁木齐等地的射电望远镜携手组成甚长基线干涉测量（vlbi）网，中科院上海天文台等将共同为中继星测轨定位，保驾护航。
“嫦娥四号”预计半年后发射
这次发射引起国内外的高度关注，这不仅是是世界首颗运行于地月l2点的通信卫星，而且有特殊使命和诸多风险挑战。它的成功与否对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。
嫦娥四号采用“月球背面软着陆巡视+地月l2点中继通信”的技术方案。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”。
科学家认为，深入探测月球背面，对研究月球的起源和演变，以及调查月球地质和资源分布等有重要意义。嫦娥四号预计将开展月基低频射电天文、月球背面巡视区形貌和矿物组份、巡视区浅层结构等科学探测与研究，预期可获得一批原创性科学成果。
除了中国探测任务，嫦娥四号还将执行“全球任务”。目前已确定将搭载荷兰低射频电探测仪、德国月表中子与辐射剂量探测仪、瑞典中性原子探测仪和沙特月球小型光学成像探测仪4台国际合作科学载荷。（记者 叶薇）