上圖：
中繼星與月球、地球軌道的關係。
下圖：
“鵲橋號”與“嫦娥四號”任務示意圖。
5月21日凌晨5點28分，我國在西昌衛星發射中心，用長征四號丙運載火箭，成功將嫦娥四號任務“鵲橋號”中繼星發射升空。
在太空中的“鵲橋”，不是為七仙女和董永服務的，而是在等待嫦娥姐姐的到來——
預計將在今年底，我國“嫦娥四號”探月器將在月球背面發射著陸器和巡視器，成為國際上首次在月球背面著陸的探測器。
屆時，已經提前半年就位的“鵲橋號”中繼星，將為“嫦娥四號”搭建與地球聯繫的信號通路，成為一座連接40萬公里空間距離的鵲橋。
月球背面的樣子
相當神秘
由於月球的自轉和公轉週期相同，在地球上的人類，永遠只能看到月球的一面。
北京大學地球與空間科學學院焦維新教授給錢報記者打了一個比方：當人站在十字路口的環島中央時，一輛車繞著環島開一圈，你永遠只能看到駕駛員所在的那一面，看不到車的另外半邊。這就是地球人看月亮的感覺，永遠有一個“月之暗面”。
地球人好奇，那就藉助工具看月球的另一面。美國、日本的很多衛星，包括中國的“嫦娥一號”探月器，都曾經在距離月球100公里左右的軌道上，拍到月球背面的照片。
月球的背面，和正面完全不一樣。
正面的月球，基本是低窪、平坦地，平均高度差不多；
但背面的月球上，佈滿了凌厲的高山，最高點高出月球平均高度10000米。而月球的最低點，也在月球背面，最低的隕石坑，比月球平均高度低了9000米。月球背面，最高點和最低點相差近20000米。
這樣的地貌差別，導致月球正面和背面的月壤成分完全不一樣。
中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠院士曾經告訴我，1978年，美國卡特總統訪問中國時，送給中國一塊來自月球的石頭。這塊石頭，後來輾轉到了歐陽院士手上，只有黃豆粒大小，大約1克重。
歐陽院士研究的這塊月壤，是月球正面月海里的玄武岩。它由月球背面的火山噴發物形成，年齡大約20~30億年。那麼，月球背面高山的岩石年齡就更大了，大約在40億年前。
未來，“嫦娥四號”探月器將著落的地點，就是月球背面的南極——艾特肯盆地（SPA）。
SPA盆地是太陽系已知的最大最深最古老的撞擊坑。
所以，如果人類的探月車能夠登陸月球背面，抓一把那裡的月壤回地球，它們將揭示出更多月球形成初期的信息。
“鵲橋”中繼星
穩穩地傳播信號
此時此刻，“鵲橋號”正在日夜兼程地趕路，它的目的地是“地月拉格朗日L2點”。
這個點，位於月球的背後，到地球的距離超過40萬公里，比月球還要再遠上6~8萬公里。
這個點，是一個叫拉格朗日的科學家計算出來的。當衛星到達這個點的時候，它受到的來自地球和月球的引力，能夠互相保持平衡。
所以，蹲守在L2點的“鵲橋號”，能夠一直保持住很穩定的位置，既能“看到”月球背面，也能“看到”地球，保證提供全時段中繼服務。
顯而易見，“鵲橋號”關係到整個嫦娥四號任務的成敗。
到月球背面去，並不容易，其中一大難題就是“沒有信號”。就好比你進入大山，如果山裡沒有設基站，手機就無法打電話一樣。而我們的探月器要落到那個從來沒有人去過的地方，通信信號會被整個月球阻隔。
如何解決通信難題呢？最好的辦法就是在地月拉格朗日L2點，佈置一顆中繼衛星，可以提供嫦娥四號軟著陸及月面工作期間的測控支持。有了這個中轉站，“嫦娥”到了月球背面之後，才不會跟地球失去聯繫。
“鵲橋號”中繼星也是人類第一個地月L2暈軌道的中繼星，將首次實現月球背面和地面站之間的遙測通信。
而嫦娥四號中繼星上的光學觀測相機系統是浙江大學設計研製的。
這麼靠譜的衛星長什麼樣子？
中繼衛星質量425千克，預期壽命5年以上。“鵲橋號”本體為長方體構型，頂部安裝大口徑的傘狀拋物面天線，將承擔對月雙向中繼的重任。像一把傘一樣，發射時，它會收起；進入太空後，它將適時打開。
發射後，中繼星進入近地點高度約200公里、遠地點高度約40萬公里的地月轉移軌道，通過近月捕獲、軌道調整，最終進入L2點運行的任務軌道。
這個過程大約在10天左右。
而且，在等待“嫦娥”到來的大半年時間，“鵲橋號”也不是痴心乾等的，它還有自己的獨立使命。
比如，“鵲橋號”將攜帶荷蘭-中國低頻探測器（NCLE），探測來自於早期宇宙的低頻射電輻射。
焦維新說，由於“鵲橋號”會飛到位於月球軌道以外，那裡遠離地球的電離層，並且能夠阻擋來自地面的大量干擾信號，它將為低頻射電觀測提供一個絕佳的環境。
NCLE將展開不同的天文觀測試驗，包括繪製全天射電圖用於研究銀河系，檢測太陽風暴和來自行星的射電脈衝。
焦維新說，月球背面，是探測來自宇宙的射電輻射的絕佳地。“將來如果有可能，人們可以在月球背面用機器人建造射電望遠鏡，瞭解別的星系更遙遠的天體。”
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