▲長征四號丙型火箭成功發射“鵲橋”衛星
5月21日，我國在西昌衛星發射中心，成功通過長征四號丙型火箭發射了一顆名為“鵲橋”的人造衛星，之所以用“鵲橋”這麼一個富有浪漫主義氣息的名字，正是因為這顆衛星將會成為嫦娥四號月背探測器的“通信中繼星”，為將來降落在月亮背面的探測器與地球之間搭起一座通信橋樑。
▲“鵲橋”與嫦娥四號的通訊圖解
在太空中搭橋這種壯舉，需要的是一條特殊的軌道，而“鵲橋”衛星的軌道，甚至涉及到了著名科幻小說《三體》裡的概念！
月球在繞地球公轉時，永遠是隻有一面向著地球，我們看到都是月球的“亮面”，而直到人類有了深空探測能力後，對月球背面的探測也舉步維艱。隨著中國探月工程的展開，探尋月亮背面則成為了我們的計劃之一。
▲月亮繞地球的公轉與自轉一致，因此地球人只能看到月亮的一面
2018年末，中國將發射嫦娥四號月背登陸探測器，對月球背面的月質狀況進行分析，大大增加我國對深空環境的瞭解。但是，在月球背面登陸將會面臨一個問題。
在地球上，人類永遠只能看到月亮亮的一面，而月球暗面則完全背對地球，所有地球上的通訊雷達、中繼觀測站都無法將信息直接傳遞到月球暗面。為此，在嫦娥四號探測器發射之前，我國必須先發射一顆“中繼衛星”（鵲橋衛星）來實現地球與月球暗面的測控與通訊。
▲鵲橋衛星的傘狀高增益天線
而為了實現這點，這顆衛星必須與地球和月球形成一個近似三角形，只有這樣，地球上的信息以及月球背面的圖像才可以通過“鵲橋”衛星相互傳遞。
▲圖為地球、月球與鵲橋衛星的通訊中繼演示
這個問題說起來簡單，找到那個三角形的定點，把衛星發射到那個位置不就好了嗎？然而，想做到這一點是十分困難的！因為宇宙中存在著引力，一切天體都是在圍繞著更大引力的天體做圓周運動的，所以月球圍繞地球公轉，而探月衛星也會圍繞月球公轉。
但是當“鵲橋”因為公轉而繞到月球另一側後，將失去與地球的聯繫，這是絕不允許的，因此這個難題成功困住了美國和前蘇聯。
而破解難題的關鍵，則正與“三體運動”有關！在劉慈欣的小說《三體》中，一顆擁有生命的行星因為被三顆太陽包圍，因此三體星人隨時可能被太陽烤乾，或因太陽離得遠而被凍死。
造成這種悲劇的原因是：三顆質量相近的太陽因為互相之間的引力作用而產生了不規則運動，這種運動軌跡無法被預知，在天文學上被稱“三體問題”。
▲“鵲橋”衛星的軌道
然而科學家們發現，當三個天體的質量差距很大時，只需將最小的那個天體發射到兩大天體的拉格朗日點上，就會被兩大天體的引力所平衡，進而形成一個相對靜止的完美等邊三角關係，這被稱為“限制性三體運動”。
▲嫦娥四號搭載的月背探測器與鵲橋衛星進行通訊中繼
而“鵲橋”衛星相對於地球和月球兩個巨無霸來說，無疑就是那個“質量最小的天體”。因此，“鵲橋”衛星將會靜靜的呆在天上，不會調皮的繞月旋轉，為我們將嫦娥四號的一舉一動如實彙報給地球，成為助力中國登月計劃的最強助手！
閱讀更多 軍武次位面 的文章
