更新时间：2024-06-18 11:26
“鹊桥”是嫦娥四号月球探测器的中继卫星，是中国首颗、也是世界首颗地球轨道外专用中继通信卫星，于2018年5月21日在西昌卫星发射中心由长征四号丙运载火箭发射升空。作为地月通讯和数据中转站，“鹊桥”可以实时的把在月面背面着陆的嫦娥四号探测器发出的科学数据第一时间传回地球，具有重大的科学与工程意义，也是人类探索宇宙的又一有力尝试。
嫦娥四号成为人类首次在月球背面软着陆的探测器，为地面与嫦娥四号探测器搭建起通信桥梁的中继星“鹊桥”发挥了关键作用。2018年4月24日上午，国防科工局副局长、国家航天局副局长吴艳华在2018年“中国航天日”主场活动开幕式上宣布，嫦娥四号中继星命名为“鹊桥”。
根据设计，“鹊桥”卫星将在地月三体系统平衡点L2点做拟周期运动，通过定期轨控保持轨道的稳定性，可实现对着陆器和巡视器的中继通信覆盖，首次实现地月L2点拟周期轨道的长期稳定运行。
“鹊桥”的主要功能是提供中继服务，中继通信分系统是其最核心的部分。该系统在地、月、星之间建立了三条链路——对月前向链路、对月反向链路以及对地数传链路。这三条链路将能实现“鹊桥”与嫦娥四号探测器的双向通信，以及与地面的双向通信。
2018年12月8日，嫦娥四号探测器如期升空，开启了人类首次月背探索之旅。“鹊桥”中继星与在环月轨道运行的嫦娥四号着巡组合体进行了两次中继链路通信试验。2019年1月3日，“鹊桥”中继星支持嫦娥四号着巡组合体顺利完成落月和两器分离任务。至今，“鹊桥”中继星支持嫦娥四号着陆器和巡视器完成了多个月昼的月面工作，提供了稳定可靠的中继通信链路。在完成通信中继任务的同时，中继星上还携带低频射电探测仪、激光反射镜等科学和技术试验载荷，开展科学探测和新技术试验。中继星上搭载了荷兰与中国科学家联合研制的低频射电探测仪，可“聆听”来自宇宙深处的“声音”，并与地面上的探测设备联合进行干涉测量。此外，中继星上还搭载了中山大学研制的激光角反射镜，以开展迄今最远距离的激光测距试验，为未来的应用奠定技术基础。
随着深空探测的发展，以及对月球和月球之外的天体和空间的探测，人类将航天活动的范围扩展到月球、火星等天体处，随之面临着测控通信远距离损失剧增、低覆盖率、延时较大等许多技术难点。为了克服地基测控网络的不足，同时为了适应未来航天技术的发展，需要寻找新的航天测控系统体制和更优的传输方式，以实现卫星与地面站之间的数据通信。应用中继卫星技术应运而生。对月中继通信是利用中继卫星作为转发站，对环月、落月飞行器的信号进行中继转发的卫星通信方式，其一般是利用与地球长期可见的中继卫星在环月或落月飞行器和地面站之间建立一条全天候、实时的高速通信链路，可为卫星、飞船等飞行器提供数据中继和测控服务，并实现科学数据实时下传至地面，极大提高此类卫星的使用效益。
嫦娥四号任务是世界首次月球背面软着陆和巡视勘察任务。由于受到月球自身的遮挡，着陆在月球背面的探测器无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。因此嫦娥四号任务需要首先发射一颗中继星，解决与月球背面的通信问题。“鹊桥”中继星作为架设在嫦娥四号着陆器和巡视器与地球间的“通信站”，为着巡组合体安全抵达月球背面构筑信息通路。
2023年6月，中国已同意美国国家航空航天局和其他国家航空航天机构使用“鹊桥”的请求，以助其完成未来的月球探索任务。
探月工程重大专项实施由国防科工局组织实施。此次中继星任务由工程总体及卫星、运载火箭、发射场、测控、地面应用五大系统组成：
工程总体承担：国防科工局探月与航天工程中心；
卫星、运载火箭分别由中国航天科技集团有限公司中国空间技术研究院、上海航天技术研究院研制生产；
发射和测控任务负责：中国卫星发射测控系统部；
地面应用系统承担：中国科学院国家天文台。
自从牛顿提出万有引力定律以来，人们将其运用于计算太阳系中天体的位置。但是万有引力定律描述的都是两个天体之间的关系，在只有两个天体的情况下，用牛顿理论可以很容易地得到天体的运行轨道，但是三个天体之间的作用力关系非常复杂以至于难以求解，称为三体问题。瑞士科学家欧拉和法国科学家拉格朗日针对三体问题，求解出了五个特殊解，即L1-L5点，也称为拉格朗日点。由于其特殊的空间位置和动力学特性，拉格朗日点成为开展空间探测的最佳位置之一。很多科学卫星都运行在拉格朗日点附近的轨道上。
为了实现对月球背面着陆器和巡视器的中继任务，“鹊桥”的使命轨道为月球背面一侧的地月L2平动点Halo轨道。Halo轨道又称“晕轨道”，轨道形状是非共面的三维非规则曲线。根据设计，“鹊桥”卫星将在L2点做拟周期运动，通过定期轨控保持轨道的稳定性。地月L2平动点位于地月连线的延长线上，距月球距离约6.5万公里。由于地月距离是变化的，L2点距离月球的距离也是变化的，通过对使命轨道的设计，“鹊桥”与月球的距离不大于8万公里，可实现对着陆器和巡视器的中继通信覆盖。
深空探测任务中难度最大的就是如何确保远距离数据通信链路的可靠建立，这也是世界各国都在致力解决的深空探测关键核心技术。中继星“鹊桥”上架设了一副展开后口径达近5米的伞状天线，这是人类深空探测器历史上携带的最大口径通信天线，它为“鹊桥”和地球之间铺设了一架宏伟的高速桥梁，让遥远的星地距离变为大道通途，每时每刻将宝贵的科学数据从广邈的外太空实时送达地球。
为了实现和保障“鹊桥”中继功能的顺利实现，研制人员给它配备了多副天线。其中，大口径伞状天线是最关键的一副，它直接指向月球，与嫦娥四号探测器对接，不仅要将地面的测控指令传给探测器，还要收听探测器传给中继星的信息。在中继星与火箭分离一段时间后，这把“伞状天线”就打开了，这把“伞”在太空中需要经历严酷的考验。嫦娥四号中继星在浩瀚的太空中还会经历一段没有光照的阴影区，阴影区的温度是-200℃左右，最冷的地方将达到-230℃，在如此严寒下，伞状天线全身都“冻僵了”。为了让它从“冻僵”的状态中恢复过来，研究人员做了包括力学、热学等不计其数的试验，有效保障了伞状天线能够克服严酷环境。
“鹊桥”还搭载了两颗由哈尔滨工业大学研制的微小卫星，以实现首次绕月编队飞行，进行宇宙中的超长波探测。宇宙中频率在30兆赫兹以下的超长波，将直接与宇宙大爆炸产生的电磁辐射相关联，因此，在这个频段下的超长波探测，对于人类认识宇宙起源有着重要意义。由于地球大气电离层对超长波有强烈的折射和吸收作用，在地面上非常难以观测。而在太空中，月球背面可以利用月球做一个天然的这个屏蔽体，遮挡的地球的电磁干扰，是探测超长波绝佳的位置。