構建國際首個三星星座 中國探秘地月深空「良港」
開啟遠距離逆行軌道探索 助力開發距地球200萬千米新空域
在距離地球最遠可達200萬千米的地月空間,有一類十分獨特的遠距離逆行軌道(Distant Retrograde Orbit,簡稱DRO),順行繞地、逆行繞月,位於地月空間的勢能高地,是連接地球、月球、深空的「十字路口」,被認為是人類走向深空的「天然良港」。日前,由中國科學院A類戰略性先導專項「地月空間DRO探索研究」部署研製的DRO-A/B兩顆衛星,在抵達並駐留地月空間DRO後,已與先前發射的DRO-L近地軌道衛星建立起星間測量通信鏈路,這標誌着中國已成功構建國際首個基於DRO的地月空間三星星座,並取得多項原創性重要成果,為中國開發利用地月空間,引領空間科學前沿探索奠定了堅實的科技基礎。●香港文匯報記者 劉凝哲 北京報道
地月空間是從近地軌道、近月軌道向外拓展的新空域,距離地球最遠可達200萬千米;相對近地軌道空間,其三維空間範圍擴大上千倍。
DRO具穩定停泊等特性
中國科學院空間應用工程與技術中心研究員王文彬介紹說,遠距離逆行軌道(DRO)是地月空間中一類十分獨特的有界周期軌道族,順行繞地、逆行繞月。其中位於相對地月的勢能高地軌道族,是連接地球、月球和深空的交通樞紐,具有低能進入、穩定停泊、低能全域可達等獨特屬性,是地月空間的天然港灣。
「如通過航海發現新大陸、利用空氣動力實現洲際飛行、利用火箭進入太空一樣,地月空間DRO有望成為空間科學探索的新空域、部署空間應用基礎設施的新高地、支持載人深空探索的新起點」,王文彬說,開拓與利用地月空間新疆域,對於支持月球資源開發利用,人類深空駐留和跨行星探測活動,以及對未來可持續發展的太陽系探索都具有非常重要的意義。因此,地月空間探索也受到世界各個航天大國的高度關注。
後續衛星載荷在軌測試
2017年,中國科學院空間應用中心科研團隊通過多年應用基礎理論研究,率先闡明了地月空間DRO的獨特屬性和戰略價值,取得了一系列重要理論突破,刻畫了DRO的動力學相空間結構,定量揭示了其低能入軌特性,並啟動了預先研究和關鍵技術攻關。
2022年2月,中國科學院啟動實施A類戰略性先導專項「地月空間DRO探索研究」,提出自主創新地月空間大尺度三星星座規劃。
2024年2月3日,首顆試驗衛星DRO-L,成功進入太陽同步軌道,並正常開展相關實驗;2024年3月13日,DRO-A/B雙星組合體在西昌衛星發射中心發射升空。運載火箭一二級飛行正常,但由於上面級飛行異常,衛星未準確進入預定軌道。
在發射出現異常情況下,中國科研團隊成功緊急實施了多次近地點軌道機動補救控制,DRO-A/B雙星組合體在歷經近850萬公里航程後,最終準確進入預定軌道,為後續的衛星載荷在軌測試提供了基本保障和有效支撐。
2024年8月28日,DRO-A/B衛星組合體成功分離。8月30日,DRO-A/B衛星分別與DRO-L衛星成功構建K頻段微波星間測量通信鏈路,驗證了三星互聯互通的組網模式,這標誌着全球首個基於DRO的地月空間三星星座成功實現在軌部署。
中國科學院空間應用工程與技術中心副主任王強表示,「地月空間DRO探索研究」先導專項,在中國科學院科研團隊率先闡明的DRO獨特性質及戰略應用價值的基礎上,提出了自主原則、新穎獨特、簡潔可行的地月空間三星星座總體方案,以最小化的成本、資源和時間投入,最大程度推動地月空間DRO探索取得實質性突破。