來源：人民網
人民網北京12月8日電 （記者 魏豔）今天凌晨2時23分，嫦娥四號探測器如期升空，開啟了人類首次月背探索之旅。而早在此次發射的6個月之前，由航天科技集團五院抓總研製的嫦娥四號中繼星「鵲橋」已經提前跨越了幾十萬公裡路程，在深空中靜靜等待嫦娥四號的到來。
架好「鵲橋」 只為等「嫦娥」
眾所周知，在深空探測任務中難度最大的就是確保遠距離數據通信鏈路的可靠建立，實現太空飛行器和地面的實時通信聯絡，這也是世界各國都在致力解決的深空探測關鍵核心技術，而月球背面的通信問題正是一直是困擾人類登陸月球背面的難題。因此，嫦娥四號探測器要到月球背面安家落戶，首先遇到的就是它與地球不僅相隔遙遠的地月距離，而且還要隔著通信信號無法穿透的月球球體。
實現數據中繼的方法不止一個。比如，可以發射很多中繼通信衛星繞著月球轉，保證始終至少有一顆衛星繞到落在月球背面嫦娥四號著陸器的通信範圍內，把信號傳到地球。但這一方法由於需要研製發射多顆通信衛星，因此，雖然可行但成本比較高。還有一個同樣有效但可降低成本的方案，就是用一顆數據中繼衛星來幫忙，實現地球與身處月球背面嫦娥四號之間的實時通信。我國已經有了幾顆中繼星了，為什麼不能「就湯下麵」，還要再單獨發射一顆中繼衛星，為嫦娥四號提供數據中繼服務呢？
航天科技集團五院嫦娥四號中繼星總設計師張立華告訴記者，由於現有的中繼衛星都是運行在地球同步軌道上，夠不到月球背面，因此，只能為在近地空間運行的太空飛行器提供中繼服務，而無法實現地球與月球背面之間的通信聯繫，因此必須發射一顆中繼衛星，把它放在一個不被月球遮擋的適當位置，來實現嫦娥四號與地球之間的數據傳輸，這才成就了架好「鵲橋」等「嫦娥」的佳話。
專屬Halo軌道：既「看見」地球又「看見」月球
記者了解到，由於嫦娥四號要在月球背面靠近南極一個叫馮？卡門撞擊坑的地方軟著陸實施巡視勘測，科技人員決定把「鵲橋」架在「地月系統拉格朗日L2點」上，這個位置處於地球和月球兩點連線的延長線上，且在較小的天體也就是月球一側，在這個位置「鵲橋」既可以看到地球，又可以看到月球背面，因此，可以同時與地球和月球背面進行信息和數據交換，完成「中繼」任務。
當然，如果中繼星「守」在地月拉格朗日L2點不動，由於受月球遮擋，仍然「看不見」地球。所以，設計師為其設計了Z向振幅約1.3萬千米，繞地月拉格朗日L2點的Halo軌道。「鵲橋」在這一軌道上做擬周期運動，既能「看見」地球，又能「看見」月球，可以同時與地球和月球背面進行信息和數據交換，通過定期軌道控制來保持軌道的穩定性，實現對嫦娥四號著陸器和巡視器的中繼通信覆蓋。
同時，由於這個點受地月引力作用保持相對穩定平衡的狀態，因而可以最大限度地節省衛星的燃料，有利於保證對中繼星進行軌道控制。
挑戰零下230攝氏度 特殊材料應對嚴寒考驗
2018年5月21日，「鵲橋」肩負重任在西昌衛星發射中心奔向太空，進入預定地月轉移軌道，開始了搭建地月信息聯通「鵲橋」的航程。經過1次中途修正，於5月25日到達近月點，在成功實施近月制動後，順利進入月球至地月拉格朗日L2點的轉移軌道。6月14日，「鵲橋」中繼衛星實施軌道捕獲，進入環繞距月球約6.5萬千米的地月拉格朗日L2點的Halo使命軌道，成為世界首顆運行在地月拉格朗日L2點Halo軌道的衛星，在此軌道陸續開展在軌測試和中繼通信鏈路聯試後，等待「嫦娥」的到來。
「鵲橋」中繼星在浩瀚的太空中，會經歷一段沒有光照的日子，沒有太陽的時候，陰影區的溫度是零下200攝氏度左右，最冷的地方將達到零下230攝氏度，在如此嚴寒下，天線全身肯定都「凍僵了」，這些天線在太空中需要經歷嚴酷的考驗。為了使它在「冰窖」似的環境裡不被「凍壞」，研製中，科技人員除了採用特殊的材料外，還進行了大量的極端環境下的試驗，有效保證了這些天線能夠應對嚴酷環境的考驗。
為迎接嫦娥四號的到來，2018年11月9日至11月23日，五院研製人員又對「鵲橋」中繼星進行了一次在軌的「體檢」。「體檢」報告顯示，我們的「鵲橋」非常健康！中繼星將在使命軌道上繼續「遨遊」，靜待嫦娥四號探測器，屆時，嫦娥四號將在「鵲橋」的引導下，安全著陸在月球背面南極馮？卡門撞擊坑附近，首開人類探測器在月球背面軟著陸巡視探測的先河。