春节假期大家都休息了，中国航天却没有休假，不仅空间站在正常执行任务，而且探月工程也有新的进展。

2月2日，“鹊桥二号”卫星空运抵达海南美兰国际机场，随后通过公路运输，运送至文昌航天发射场，进入发射前的最后准备。

而它服务的对象——“嫦娥六号”探测器，已经于1月先期抵达海南，也将在今年五月份左右发射，为人类第一次实现从月球背面采样返回。

“鹊桥二号”到达海南

这标志着2024年中国探月工程正式敲锣。月背，中国人又来了！

有朋友会好奇，这次需要用到“鹊桥二号”，那之前的“鹊桥一号”不能用了吗？二号和一号有什么不同呢？2024年，美日相继冲刺月球都不算成功，我们这次胜算几何呢？

咱就来聊一聊这几个问题。

一、率先出征的“鹊桥一号”

“鹊桥一号”是一颗服务于“嫦娥四号”探测器的中继通信卫星。它于2018年5月21日05时28分在西昌卫星发射中心成功发射。搭载它的是“一代名箭”——长征四号丙火箭。

长四丙成功将鹊桥一号中继卫星送入预定轨道

既然“鹊桥一号”是服务“嫦娥四号”，那么我们先看看“嫦娥四号”有什么特别之处。

“嫦娥四号”是“嫦娥三号”的备份（这倒和这次要发射的“嫦娥六号”类似，它是“嫦娥五号”的备份）。但是于“嫦娥三号”不同的是，“嫦娥四号”登陆月球的地点是月球的背面。

由于月球自转周期刚好和其绕地球的公转周期相同，这意味从地球发出的信号无法到达月球背面，也就无法直接被“嫦娥四号”接收。

所以我们发射了一枚中继中心卫星——“鹊桥一号”，它运行在环绕地月拉格朗日L2点的晕轮轨道上。这样，地球上的通讯信号先发射到“鹊桥一号”上，经过它中继，信号就可以到达月球背面了。

鹊桥一号卫星实现地月通信中继的基本原理

那么为什么发射在这个大家看着陌生的地方呢？

首先我们来说说，什么是拉格朗日点。

简单来说，两个天体的万有引力会在某一点上平衡。在这个点上，航天器只需要消耗很少的燃料就可以保持轨道稳定。

如果我们在这个点上发射一颗卫星，那么这颗卫星就与地球和月球保持相对静止了。所以，这个受力平衡的点也被科学家形象地称之为：“太空停车场”。

而这样的点对于两个天体而言有五个。

以地月系统为例，五个拉格朗日点的分布

那么什么是拉格朗日L2点呢？

地月系统的拉格朗日点L2距离地球44.9万公里，刚好在月球远离地球的一侧。在天体力学上，L2点是一个动力学不稳定的不动点。所以，航天器一般会在绕L2点的晕轮轨道上做周期运动。

晕轮轨道是绕L2点的轨道簇，在这上面运行的航天器既可以享有L2点相对省燃料的好处，又可以避免信号被月球遮挡，特别适合“鹊桥一号”。

晕轮轨道示意图

这里还有个问题，拉格朗日点是不是先占先得，美国抢占了，中国就没有了？

比如说，以美国、欧洲为首的西方，也早就发射了一系列探测器，去到各个拉格朗日点，一度实现了完全垄断。著名的“韦伯”望远镜，就在地球-太阳的L2点上运行。那么以后如果中国也发展太空望远镜，是不是就没法用这个点位了？

其实也不是。拉格朗日点理论上虽然是一个点，但刚才说了，实际上考虑到运行的稳定性，航天器一般是在点位附近的晕轮轨道上，做小幅度的圆周运动。

也就是说，点位附近的空域都是可以用的，非常空旷，不存在“先到先得”，所以美国是无法在这方面限制我国航天探测的。

韦伯望远镜在地-日L2

最后，来看看鹊桥一号的厉害之处。

第一，“鹊桥一号”是世界上第一颗运行在地月L2点晕轮轨道的月球中继卫星。

第二，为了保障中继任务，“鹊桥一号”需要通过精确的控制始终稳定运行在地月L2点晕轮轨道。

第三，为了克服“嫦娥四号”信号弱、不稳定的问题。“鹊桥一号”搭载了当时最大的伞状天线。

可以说：“嫦娥四号”任务的顺利，“鹊桥一号”厥功甚伟。如今它还在“勤勤恳恳”地工作着，美国、欧洲也曾多次向中国寻求合作，借用“鹊桥一号”的通信数据。

二、月背旅行，星座保障，雄心勃勃的“通导遥”

鹊桥一号外形

既然“鹊桥一号”还在工作，为什么还要发射“鹊桥二号”呢？

一方面，“鹊桥一号”虽然还能工作，但已经超过预期工作寿命了。

“鹊桥一号”预计任务时长为5年，现在它已经工作了5年9个月。虽然还能正常工作，但是难保不出现什么异常。

为了保障“嫦娥六号”任务的成功，我们航天人员肯定要谨慎一些。

另一方面，这次发射任务不单单满足通信中继的需求。

“鹊桥一号”主要为“嫦娥四号”服务。“鹊桥二号”却不单单只为“嫦娥六号”服务。后续“嫦娥七号”、“嫦娥八号”、“嫦娥九号”也都依赖着“鹊桥二号”。

那么，这次“鹊桥二号”和“鹊桥一号”有什么不同吗？

鹊桥一号保证了嫦娥五号的成功

第一，“鹊桥二号”大得多。

这次发射的“鹊桥二号”有1200公斤，而“鹊桥一号”只有425公斤。“鹊桥二号”的大体格不光要执行通信中继任务，还要执行科学探测任务。

它带上了极紫外相机、阵列中性原子成像仪 、地月VLBI试验系统。这三台设备将使我们对月球的了解更加深入，也为后续载人登月任务打下坚实的基础。

第二，“鹊桥二号”寿命长。

“鹊桥一号”设计寿命为5年。“鹊桥二号”设计寿命为8年。以中国航天人的习惯，如果一切顺利，“鹊桥二号”的寿命想必会更长。

第三，“鹊桥二号”离月球更近。

“鹊桥二号”这次是远近轨道结合的绕月运行，它距离月球最近的时候只有300公里。而“鹊桥一号”距离月球约为6.5万公里。“鹊桥二号”通过和前辈的配合能够更好地执行通信中继任务。

“鹊桥二号”发射轨道示意图

第四，也是最关键的，“鹊桥二号”是一个星座。

“鹊桥一号”上天时，长征四号丙还带了“龙江一号”“龙江二号”两个小兄弟。这两小兄弟不到50公斤，尺寸不超过800毫米。

火箭末级相机拍摄的分离画面，此时龙江二号还未分离

这次“鹊桥二号”也将带上两个小兄弟，“天都一号”“天都二号”。“天都”双星命名源自安徽黄山主峰“天都峰”，名字寓意中国深空探测事业扎根江淮大地，不断向更高更远的深空迈进。

其中“天都一号”卫星重61千克，配备Ka双频段一体化通信机、激光角反射器和空间路由器等载荷。

“天都二号”相对要小一些，其重15千克，配置有通导载荷。这两个卫星将在月球轨道编队飞行。

天都号卫星想象图

有了这两个小兄弟，“鹊桥二号”的任务除了通信中继以外，还有导航、遥感两个重头戏。

三、争先恐后，

2024年是探月大年。日本计划2次探月任务，美国计划6次探月任务。不过新年伊始，美日两国的两次探月“一寄一摆”。

美国的“游隼号”变成了“有损号”在大气层放了烟花。

推进剂泄露的游隼号“寄了”

日本的“SLIM”倒是到了月球，但是躺下后，挣扎一番就没有然后了。

后面受困于SLIM着陆姿态，光伏板一直不能正常发电，摆了个摆

日本这次登月过程如同惊悚故事一样，也算他们“命悬一线”式搞航天的传统艺能了。

不过美日两家在2024年还有探月计划。

今年日本准备再发射一枚“白兔”探测器；而美国的月球探测器就很多了，先后将有“新星C”“格里芬1”“蓝色幽灵”“阿尔忒弥斯2”“CLPS”5发计划。

美国的一系列探月计划都是在重返月球框架下制定的，但他们有个巨大的问题，就是太着急赶在中国前面了。

曾经的NASA也像我们现在这样，会在嫦娥六号之前，率先发射鹊桥二号保证成功；但现在为了政治因素，很多技术风险还没有解决就强行上架，我们已经见证了他们今年第一次探月行动失败。

“嫦娥六号”排面拉满，运20护送

相较于他们，我们的计划既不为了搞噱头，也不打算跟谁搞“太空竞赛”。

我们是在稳步走完“绕”“落”“回”计划后，继续进行“勘”的计划。从而为后续载人登月、长久驻月提供前期积累。月球就是未来的科研高地，相关技术和资源的巨大商业价值潜力，最终可以造福我国经济和社会发展。

鹊桥二号的稳步发射，也是向美国为首的“月球北约”乃至全世界，做出了一个榜样：真正的月球探索，应该稳扎稳打，一切从科研角度出发，不应该绑架上政治目标。

虽然我们现在依旧躺在地球这个“摇篮”里，但是，中国航天人最终将从月球出发，去探索那星辰大海。

中国未来有人照料的月球科考基地想象图