2024年3月20日8时31分，长征八号遥三火箭搭载着鹊桥二号卫星腾空而起，飞往遥远的月球，这标志着我国嫦娥工程的正式回归！
图源：我们的太空
要知道，自2020年探月工程三期结束后，我国已近四年没有再向月球发射任何探测器。
大家可能好奇，作为中国探月工程“回归首飞”的
鹊桥二号卫星
，它将发挥什么样的作用呢？今天，我们就来了解一下鹊桥二号卫星及探月工程四期的相关知识吧。
出发
让我们去月球南极看看
探月工程四期，是中国航天在完成探月“绕落回”三步走战略后的一步大棋，规划了包括嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号在内的多个任务。根据中国航天相关规划，探月工程四期的目的是在月球南极建立月球科研站的基本型，并通过三颗“嫦娥”探测器依次推进。
首先，嫦娥六号计划于2024年上半年降落于月球南极地区，执行月球背面采样任务，并携带月壤样品返回；随后，嫦娥七号于2026年同样降落在月球南极，通过其携带的飞跃探测器不断搜索月表，以找到水的痕迹；嫦娥八号最后到达，并与嫦娥七号合作，在2028年搭建一个初始的科研站，用以实现与多个国家的国际合作。
当前，嫦娥六号探测器已经整装待发，随时准备搭乘长征五号火箭前往月球。
嫦娥六号到达海南
图源：我们的太空
值得注意的是，
本期嫦娥探月计划的目的地均选在了月球南极，这是为什么呢？
事实上，月球南极一直是各国航天部门和月球科学家眼中的“香馍馍”。NASA的相关探测试验表明，月球南极表面可能有水冰存在，不排除有其它重要的金属资源。可以说，谁的探测器首先到达那里，谁就最有可能解开月球的“秘密”。
月球南极照片
图源：美国宇航局
然而，南极位置极为特殊，不仅地势崎岖，还有部分探索区域处于月球的背面。我国想要在月球南极实现科研探索，甚至是月背着陆，难度将会非常大，其中最难解决的，正是月球与地球间的通信问题。
鹊桥
连接地月通信的纽带
由于地球潮汐的影响，月球就像一个吸盘一样被地球牢牢控制，在绕地球旋转过程中保持着固定的一面正对我们，另一面背对我们。一旦探测器降落于月球的背面，月球巨大的体积就会将它与地球间的通信信号完全遮挡，我们也将失去对探测器的控制。
地球月球潮汐锁定
图源：宇宙探索公众号
因此，在中国的嫦娥四号之前，人类最多只能通过绕月卫星获取月背的照片，从未有探测器在月背着陆过。
鹊桥，正是我们中国航天人想出的解决方案
——既然直接通信会被阻挡，那么只要我们在地月系统中找到一个地方放一颗中继卫星，使其通信波束可以同时覆盖月背与地球，那么问题就迎刃而解了。
图源：国家航天局
科学家发现，在地月系统中，有几个被称为“拉格朗日点”的特殊位置，在这里可以平衡掉地球与月球的引力作用，与前两者形成一个稳定的“三体”运动，为探测器长久驻留提供了条件。
2018年，鹊桥号发射，它正是瞄准了这里——地月系统的第二个拉格朗日点L2。到达预定位置后，它通过自身那4.2米直径的大天线，实现了对月球和地球的通信覆盖，并帮助嫦娥四号完成了月背软着陆，使其成为世界首个开展月背巡视的探测器。
鹊桥号
图源：中国航天科技集团
公众号
可以说，鹊桥号中继星是专门为地月通信建立的纽带。本次鹊桥二号也将接替它的“前辈”，为未来月球南极的嫦娥六号、七号、八号探测器提供通信中继服务，辅助它们完成月球的科研探索任务。
前辈
我们有“亿”点不同
作为鹊桥号的“后辈”，鹊桥二号跟“前辈”鹊桥号在功能上类似，但事实上，作为探月工程四期任务的成败关键，它跟“前辈”之间还是有“亿”些不同的。
1、卫星重量不同
鹊桥号全重仅425千克，除了姿轨控系统外，主要重量来源于实现通信中继的通信载荷，这其中还包含了一面4.2米直径的大天线。而鹊桥二号卫星达到了惊人的1.2吨，因为它除了自身通信系统外，还携带了包括极紫外相机、阵列中性原子成像仪等探测设备。
因此，相对于鹊桥号，鹊桥二号的任务也将更加多样化。一方面，它可以为后续发射的嫦娥六号、嫦娥七号及嫦娥八号提供通信中继服务，另一方面，它也将利用自身的载荷执行更多的深空探测任务。
鹊桥二号示意图
图源：央视新闻
值得一提的是，本次跟鹊桥二号一起的还有两颗小卫星，他们将
跟
鹊桥二号组成绕月星座，开展月球导航测试。
大家一定好奇，为何拥有4.2米大天线的鹊桥卫星重量却很轻？原来，与我们常见的固定大“锅”不同，鹊桥号中继星的天线为柔性网状，由极细的金属钼丝编织而成。发射时天线收缩，可不占用火箭空间；工作时天线展开，提高通信增益。
柔性可展开天线
图源：央视新闻
2、乘坐的火箭不同
由于卫星的重量改变，本次鹊桥二号卫星没有乘坐“前辈”使用的长征四号丙火箭，反而使用了刚刚服役不久的长征八号火箭。
长征四号丙火箭是中国航天的成熟产品，可将2.8吨货物送到700公里高的卫星轨道。当然由于鹊桥号需要进入的是地月转移轨道，火箭需进行更多的调整，因此运载能力降为了550千克，正好满足鹊桥号的发射需求，而此次鹊桥二号重量达到了1.2吨，长征四号丙能力就有点跟不上了。
2018年，长征四号丙运载火箭，成功将探月工程嫦娥四号任务鹊桥号中继星发射升空
图源：国家航天局
长征八号火箭是我国第四代火箭，具有性价比高、能源清洁的特点。
作为一款中型火箭，它瞄准的是低轨商业卫星发射市场，可将5吨载荷送到700公里高的卫星轨道，地月转移轨道能力也在一吨以上，可满足更加多样化的卫星发射需求。本次鹊桥二号的发射成功，可以说是为长征八号的市场推广打出了一张闪亮的名片。
运载着鹊桥二号的长征八号
图源：中国航天科技集团
3、到达的预定地点不同
值得注意的是，尽管均承担着地月中继任务，
鹊桥二号的目的地并不是距离月球6.5万公里的拉格朗日点L2，而是绕月大椭圆倾斜轨道。
这一轨道的选择是计算的，可在飞跃月球北极时处于近月点，在飞跃南极时处于远月点。根据开普勒第二定律可知，距离恒星越远的行星飞行的速度越慢。同理，当鹊桥二号处于远月点时，飞行速度会变得很慢，可在南极上空实现长时间停留，从而为月球科研站提供最长时间的通信中继服务。
鹊桥二号的大椭圆轨道
图源：
巅峰高地公众号
自2004年嫦娥工程启动以来，我国探月已经历了二十载的时光。这二十年里，我们见证了嫦娥一号到嫦娥五号的诸多成就。然而，作为宇宙中距离我们最近的天体，月球仍然有着无数的秘密等待着被发现。因此，探月工程四期以后，中国也将正式开展载人登月计划，就让我们拭目以待吧。
参考文献
[1] CZ-4C探月任务多星发射结构总体方案[J].导弹与航天运载技术。2021(03):47-50.
[2] 《中国航天科技活动白皮书（2023）》
：
雷绪，资深军事爱好者，航天从业人士
策划：zhuo.
：一人白
鸣谢：
上海市天文学会副秘书长，上海天文馆（上海科技馆分馆）网络科普部部长 施韡 为本文提供科学指导
题图来源：人民日报
网络图片版权归原所有
文章为上海科技馆所有
未经允许，禁止转载
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