春節假期大家都休息了，中國航天卻沒有休假，不僅空間站在正常執行任務，而且探月工程也有新的進展。
2月2日，“鵲橋二號”衛星空運抵達海南美蘭國際機場，隨後透過公路運輸，運送至文昌航天發射場，進入發射前的最後準備。
而它服務的物件——“嫦娥六號”探測器，已經於1月先期抵達海南，也將在今年五月份左右發射，為人類第一次實現從月球背面取樣返回。
“鵲橋二號”到達海南
這標誌著2024年中國探月工程正式敲鑼。月背，中國人又來了！
有朋友會好奇，這次需要用到“鵲橋二號”，那之前的“鵲橋一號”不能用了嗎？二號和一號有什麼不同呢？2024年，美日相繼衝刺月球都不算成功，我們這次勝算幾何呢？
咱就來聊一聊這幾個問題。
一、率先出徵的“鵲橋一號”
“鵲橋一號”是一顆服務於“嫦娥四號”探測器的中繼通訊衛星。它於2018年5月21日05時28分在西昌衛星發射中心成功發射。搭載它的是“一代名箭”——長征四號丙火箭。
長四丙成功將鵲橋一號中繼衛星送入預定軌道
既然“鵲橋一號”是服務“嫦娥四號”，那麼我們先看看“嫦娥四號”有什麼特別之處。
“嫦娥四號”是“嫦娥三號”的備份（這倒和這次要發射的“嫦娥六號”類似，它是“嫦娥五號”的備份）。但是於“嫦娥三號”不同的是，“嫦娥四號”登陸月球的地點是月球的背面。
由於月球自轉週期剛好和其繞地球的公轉週期相同，這意味從地球發出的訊號無法到達月球背面，也就無法直接被“嫦娥四號”接收。
所以我們發射了一枚中繼中心衛星——“鵲橋一號”，它執行在環繞地月拉格朗日L2點的暈輪軌道上。這樣，地球上的通訊訊號先發射到“鵲橋一號”上，經過它中繼，訊號就可以到達月球背面了。
鵲橋一號衛星實現地月通訊中繼的基本原理
那麼為什麼發射在這個大家看著陌生的地方呢？
首先我們來說說，什麼是拉格朗日點。
簡單來說，兩個天體的萬有引力會在某一點上平衡。在這個點上，航天器只需要消耗很少的燃料就可以保持軌道穩定。
如果我們在這個點上發射一顆衛星，那麼這顆衛星就與地球和月球保持相對靜止了。所以，這個受力平衡的點也被科學家形象地稱之為：“太空停車場”。
而這樣的點對於兩個天體而言有五個。
以地月系統為例，五個拉格朗日點的分佈
那麼什麼是拉格朗日L2點呢？
地月系統的拉格朗日點L2距離地球44.9萬公里，剛好在月球遠離地球的一側。在天體力學上，L2點是一個動力學不穩定的不動點。所以，航天器一般會在繞L2點的暈輪軌道上做週期運動。
暈輪軌道是繞L2點的軌道簇，在這上面執行的航天器既可以享有L2點相對省燃料的好處，又可以避免訊號被月球遮擋，特別適合“鵲橋一號”。
暈輪軌道示意圖
這裡還有個問題，拉格朗日點是不是先佔先得，美國搶佔了，中國就沒有了？
比如說，以美國、歐洲為首的西方，也早就發射了一系列探測器，去到各個拉格朗日點，一度實現了完全壟斷。著名的“韋伯”望遠鏡，就在地球-太陽的L2點上執行。那麼以後如果中國也發展太空望遠鏡，是不是就沒法用這個點位了？
其實也不是。拉格朗日點理論上雖然是一個點，但剛才說了，實際上考慮到執行的穩定性，航天器一般是在點位附近的暈輪軌道上，做小幅度的圓周運動。
也就是說，點位附近的空域都是可以用的，非常空曠，不存在“先到先得”，所以美國是無法在這方面限制我國航天探測的。
韋伯望遠鏡在地-日L2
最後，來看看鵲橋一號的厲害之處。
第一，“鵲橋一號”是世界上第一顆執行在地月L2點暈輪軌道的月球中繼衛星。
第二，為了保障中繼任務，“鵲橋一號”需要透過精確的控制始終穩定執行在地月L2點暈輪軌道。
第三，為了克服“嫦娥四號”訊號弱、不穩定的問題。“鵲橋一號”搭載了當時最大的傘狀天線。
可以說：“嫦娥四號”任務的順利，“鵲橋一號”厥功甚偉。如今它還在“勤勤懇懇”地工作著，美國、歐洲也曾多次向中國尋求合作，借用“鵲橋一號”的通訊資料。
二、月背旅行，星座保障，雄心勃勃的“通導遙”
鵲橋一號外形
既然“鵲橋一號”還在工作，為什麼還要發射“鵲橋二號”呢？
一方面，“鵲橋一號”雖然還能工作，但已經超過預期工作壽命了。
“鵲橋一號”預計任務時長為5年，現在它已經工作了5年9個月。雖然還能正常工作，但是難保不出現什麼異常。
為了保障“嫦娥六號”任務的成功，我們航天人員肯定要謹慎一些。
另一方面，這次發射任務不單單滿足通訊中繼的需求。
“鵲橋一號”主要為“嫦娥四號”服務。“鵲橋二號”卻不單單隻為“嫦娥六號”服務。後續“嫦娥七號”、“嫦娥八號”、“嫦娥九號”也都依賴著“鵲橋二號”。
那麼，這次“鵲橋二號”和“鵲橋一號”有什麼不同嗎？
鵲橋一號保證了嫦娥五號的成功
第一，“鵲橋二號”大得多。
這次發射的“鵲橋二號”有1200公斤，而“鵲橋一號”只有425公斤。“鵲橋二號”的大體格不光要執行通訊中繼任務，還要執行科學探測任務。
它帶上了極紫外相機、陣列中性原子成像儀 、地月VLBI試驗系統。這三臺裝置將使我們對月球的瞭解更加深入，也為後續載人登月任務打下堅實的基礎。
第二，“鵲橋二號”壽命長。
“鵲橋一號”設計壽命為5年。“鵲橋二號”設計壽命為8年。以中國航天人的習慣，如果一切順利，“鵲橋二號”的壽命想必會更長。
第三，“鵲橋二號”離月球更近。
“鵲橋二號”這次是遠近軌道結合的繞月執行，它距離月球最近的時候只有300公里。而“鵲橋一號”距離月球約為6.5萬公里。“鵲橋二號”透過和前輩的配合能夠更好地執行通訊中繼任務。
“鵲橋二號”發射軌道示意圖
第四，也是最關鍵的，“鵲橋二號”是一個星座。
“鵲橋一號”上天時，長征四號丙還帶了“龍江一號”“龍江二號”兩個小兄弟。這兩小兄弟不到50公斤，尺寸不超過800毫米。
火箭末級相機拍攝的分離畫面，此時龍江二號還未分離
這次“鵲橋二號”也將帶上兩個小兄弟，“天都一號”“天都二號”。“天都”雙星命名源自安徽黃山主峰“天都峰”，名字寓意中國深空探測事業紮根江淮大地，不斷向更高更遠的深空邁進。
其中“天都一號”衛星重61千克，配備Ka雙頻段一體化通訊機、鐳射角反射器和空間路由器等載荷。
“天都二號”相對要小一些，其重15千克，配置有通導載荷。這兩個衛星將在月球軌道編隊飛行。
天都號衛星想象圖
有了這兩個小兄弟，“鵲橋二號”的任務除了通訊中繼以外，還有導航、遙感兩個重頭戲。
三、爭先恐後，
2024年是探月大年。日本計劃2次探月任務，美國計劃6次探月任務。不過新年伊始，美日兩國的兩次探月“一寄一擺”。
美國的“遊隼號”變成了“有損號”在大氣層放了煙花。
推進劑洩露的遊隼號“寄了”
日本的“SLIM”倒是到了月球，但是躺下後，掙扎一番就沒有然後了。
後面受困於SLIM著陸姿態，光伏板一直不能正常發電，擺了個擺
日本這次登月過程如同驚悚故事一樣，也算他們“命懸一線”式搞航天的傳統藝能了。
不過美日兩家在2024年還有探月計劃。
今年日本準備再發射一枚“白兔”探測器；而美國的月球探測器就很多了，先後將有“新星C”“格里芬1”“藍色幽靈”“阿爾忒彌斯2”“CLPS”5發計劃。
美國的一系列探月計劃都是在重返月球框架下制定的，但他們有個巨大的問題，就是太著急趕在中國前面了。
曾經的NASA也像我們現在這樣，會在嫦娥六號之前，率先發射鵲橋二號保證成功；但現在為了政治因素，很多技術風險還沒有解決就強行上架，我們已經見證了他們今年第一次探月行動失敗。
“嫦娥六號”排面拉滿，運20護送
相較於他們，我們的計劃既不為了搞噱頭，也不打算跟誰搞“太空競賽”。
我們是在穩步走完“繞”“落”“回”計劃後，繼續進行“勘”的計劃。從而為後續載人登月、長久駐月提供前期積累。月球就是未來的科研高地，相關技術和資源的巨大商業價值潛力，最終可以造福我國經濟和社會發展。
鵲橋二號的穩步發射，也是向美國為首的“月球北約”乃至全世界，做出了一個榜樣：真正的月球探索，應該穩紮穩打，一切從科研角度出發，不應該綁架上政治目標。
雖然我們現在依舊躺在地球這個“搖籃”裡，但是，中國航天人最終將從月球出發，去探索那星辰大海。
中國未來有人照料的月球科考基地想象圖