上图：

中继星与月球、地球轨道的关系。

下图：

“鹊桥号”与“嫦娥四号”任务示意图。

5月21日凌晨5点28分，我国在西昌卫星发射中心，用长征四号丙运载火箭，成功将嫦娥四号任务“鹊桥号”中继星发射升空。

在太空中的“鹊桥”，不是为七仙女和董永服务的，而是在等待嫦娥姐姐的到来——

预计将在今年底，我国“嫦娥四号”探月器将在月球背面发射着陆器和巡视器，成为国际上首次在月球背面着陆的探测器。

届时，已经提前半年就位的“鹊桥号”中继星，将为“嫦娥四号”搭建与地球联系的信号通路，成为一座连接40万公里空间距离的鹊桥。

月球背面的样子

相当神秘

由于月球的自转和公转周期相同，在地球上的人类，永远只能看到月球的一面。

北京大学地球与空间科学学院焦维新教授给钱报记者打了一个比方：当人站在十字路口的环岛中央时，一辆车绕着环岛开一圈，你永远只能看到驾驶员所在的那一面，看不到车的另外半边。这就是地球人看月亮的感觉，永远有一个“月之暗面”。

地球人好奇，那就借助工具看月球的另一面。美国、日本的很多卫星，包括中国的“嫦娥一号”探月器，都曾经在距离月球100公里左右的轨道上，拍到月球背面的照片。

月球的背面，和正面完全不一样。

正面的月球，基本是低洼、平坦地，平均高度差不多；

但背面的月球上，布满了凌厉的高山，最高点高出月球平均高度10000米。而月球的最低点，也在月球背面，最低的陨石坑，比月球平均高度低了9000米。月球背面，最高点和最低点相差近20000米。

这样的地貌差别，导致月球正面和背面的月壤成分完全不一样。

中国月球探测工程首席科学家欧阳自远院士曾经告诉我，1978年，美国卡特总统访问中国时，送给中国一块来自月球的石头。这块石头，后来辗转到了欧阳院士手上，只有黄豆粒大小，大约1克重。

欧阳院士研究的这块月壤，是月球正面月海里的玄武岩。它由月球背面的火山喷发物形成，年龄大约20~30亿年。那么，月球背面高山的岩石年龄就更大了，大约在40亿年前。

未来，“嫦娥四号”探月器将着落的地点，就是月球背面的南极——艾特肯盆地（SPA）。

SPA盆地是太阳系已知的最大最深最古老的撞击坑。

所以，如果人类的探月车能够登陆月球背面，抓一把那里的月壤回地球，它们将揭示出更多月球形成初期的信息。

“鹊桥”中继星

稳稳地传播信号

此时此刻，“鹊桥号”正在日夜兼程地赶路，它的目的地是“地月拉格朗日L2点”。

这个点，位于月球的背后，到地球的距离超过40万公里，比月球还要再远上6~8万公里。

这个点，是一个叫拉格朗日的科学家计算出来的。当卫星到达这个点的时候，它受到的来自地球和月球的引力，能够互相保持平衡。

所以，蹲守在L2点的“鹊桥号”，能够一直保持住很稳定的位置，既能“看到”月球背面，也能“看到”地球，保证提供全时段中继服务。

显而易见，“鹊桥号”关系到整个嫦娥四号任务的成败。

到月球背面去，并不容易，其中一大难题就是“没有信号”。就好比你进入大山，如果山里没有设基站，手机就无法打电话一样。而我们的探月器要落到那个从来没有人去过的地方，通信信号会被整个月球阻隔。

如何解决通信难题呢？最好的办法就是在地月拉格朗日L2点，布置一颗中继卫星，可以提供嫦娥四号软着陆及月面工作期间的测控支持。有了这个中转站，“嫦娥”到了月球背面之后，才不会跟地球失去联系。

“鹊桥号”中继星也是人类第一个地月L2晕轨道的中继星，将首次实现月球背面和地面站之间的遥测通信。

而嫦娥四号中继星上的光学观测相机系统是浙江大学设计研制的。

这么靠谱的卫星长什么样子？

中继卫星质量425千克，预期寿命5年以上。“鹊桥号”本体为长方体构型，顶部安装大口径的伞状抛物面天线，将承担对月双向中继的重任。像一把伞一样，发射时，它会收起；进入太空后，它将适时打开。

发射后，中继星进入近地点高度约200公里、远地点高度约40万公里的地月转移轨道，通过近月捕获、轨道调整，最终进入L2点运行的任务轨道。

这个过程大约在10天左右。

而且，在等待“嫦娥”到来的大半年时间，“鹊桥号”也不是痴心干等的，它还有自己的独立使命。

比如，“鹊桥号”将携带荷兰-中国低频探测器（NCLE），探测来自于早期宇宙的低频射电辐射。

焦维新说，由于“鹊桥号”会飞到位于月球轨道以外，那里远离地球的电离层，并且能够阻挡来自地面的大量干扰信号，它将为低频射电观测提供一个绝佳的环境。

NCLE将展开不同的天文观测试验，包括绘制全天射电图用于研究银河系，检测太阳风暴和来自行星的射电脉冲。

焦维新说，月球背面，是探测来自宇宙的射电辐射的绝佳地。“将来如果有可能，人们可以在月球背面用机器人建造射电望远镜，了解别的星系更遥远的天体。”