地面和月球背面之間為啥需要一座“鵲橋”

5月21日5時28分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號丙運載火箭，成功將探月工程嫦娥四號任務(wù)鵲橋號中繼星發(fā)射升空。這是世界首顆運行于地月拉格朗日L2點的通信衛(wèi)星，將為年底擇機實施的嫦娥四號月球探測任務(wù)提供地月間的中繼通信。

為什么圍繞拉格朗日L2點飛行

據(jù)介紹，探月工程嫦娥四號任務(wù)將實現(xiàn)國際首次月球背面軟著陸和巡視勘察。而這次發(fā)射的鵲橋號中繼星將承擔嫦娥四號著陸器和巡視器與地球間的通信和數(shù)傳任務(wù)。也就是說，這顆中繼星是航天人搭建起的地月信息聯(lián)通的“天橋”。

為什么要這么做？

專家解釋，這是由于月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期與月球自轉(zhuǎn)的周期相同，所以月球總有一面背對著地球，這一面稱之為月球背面。著陸在月球背面的探測器由于受到月球自身的遮擋，無法直接實現(xiàn)與地球的測控通信和數(shù)據(jù)傳輸，因此需要一顆中繼星。

據(jù)介紹，鵲橋號中繼星將在地月連線延長線的拉格朗日L2點附近，圍繞L2點飛行，實現(xiàn)對地、對月中繼通信，保障嫦娥四號任務(wù)實施。這顆中繼星到月球的平均距離約為6.5萬公里，距地球則為40多萬公里。

拉格朗日點又稱為平動點，于1772年由法國數(shù)學(xué)家拉格朗日推算得出，是指一個小物體在兩大物體的引力作用下，小物體相對于它們基本保持靜止的空間點。該空間點有5個，分別為L1、L2、L3、L4、L5。在拉格朗日點上，探測器消耗很少的燃料即可長期駐留。

除了完成中繼任務(wù)，此次發(fā)射還搭載了由哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的兩顆月球軌道編隊超長波天文觀測微衛(wèi)星“龍江一號”“龍江二號”，將開展月球軌道編隊飛行、空間超長波天文干涉測量等技術(shù)試驗。鵲橋號中繼星和微衛(wèi)星還將利用攜帶的荷蘭研制的低頻射電探測儀、沙特研制的月球小型光學(xué)成像探測儀、中山大學(xué)研制的激光角反射器等有效載荷，擇機開展科學(xué)探測試驗。

探索月球背面有什么意義

嫦娥四號的主要任務(wù)是什么？

據(jù)介紹，2013年12月，嫦娥三號任務(wù)圓滿完成我國首次地外天體軟著陸和巡視勘察之后，國防科工局組織開展了嫦娥四號任務(wù)實施方案調(diào)整的論證工作。綜合考慮國際前沿、科學(xué)價值、經(jīng)濟和技術(shù)可行性等因素，最終確定了月球背面軟著陸和巡視勘察的總體方案。

專家介紹，月球背面始終背對地球，屏蔽了地球的無線電、閃電和極光等干擾信號，在月球背面獨特的電磁環(huán)境條件下，開展低頻射電觀測研究，將填補100KHz—10MHz射電天文觀測空白，有望取得行星際激波、日冕物質(zhì)拋射和空間傳播機理等方面原創(chuàng)性成果。

此外，月球背面與正面的地質(zhì)特征存在很大差異，嫦娥四號對月球背面開展形貌、物質(zhì)組成、月壤和月表淺層結(jié)構(gòu)的就位與巡視綜合探測，將促進對月球早期演化歷史的新認知。

因此，嫦娥四號任務(wù)肩負人類探索未知領(lǐng)域的重要使命，將突破一系列極具挑戰(zhàn)的高新技術(shù)，是開展后續(xù)月球探測的序章，也將促進人類探索向更加深遠的太空邁進。

據(jù)了解，我國將于年底擇機發(fā)射嫦娥四號著陸器和巡視器，在中繼測控支持下實現(xiàn)月球背面軟著陸，開展就位和巡視探測，這些科學(xué)探測數(shù)據(jù)再通過中繼星轉(zhuǎn)發(fā)至地面接收站，開展相關(guān)科學(xué)研究。

我國探月工程開始于2004年，計劃在2020年前按“繞、落、回”的發(fā)展思路分三期組織實施，實現(xiàn)探月工程既定目標。

本報記者 馮 華