中國解決世界航天難題！探測月亮背面，竟暗藏《三體》理論

圖為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」的神秘衛星，之所以用「鵲橋」這麼一個富有浪漫主義的名字命名，正是因為這顆衛星將會成為嫦娥四號月球背面探測衛星的「中繼星」，為嫦娥四號與月球之間搭起一座橋樑。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》里的概念！

圖為月球背面

月球在繞地球公轉時，永遠是一面向著地球，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。隨著中國的發展，我國開展了月背探測計劃。2018年末，中國將發射嫦娥四號月背登陸探測衛星，這顆衛星將會通過探測感測器對月球表面地質狀況進行分析，大大增加我國對深空環境的了解。但是，在月球背面登陸將會面臨一個問題。

圖為「鵲橋」與嫦娥四號的通訊圖解

由於月球暗面完全背對地球，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給月球暗面。為此，在嫦娥四號發射之前，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。而為了實現這點，這顆衛星必須與地球和月球形成一個等邊三角形，只有這樣，地球上的信息以及月球上的圖像才可以通過「鵲橋」衛星相互傳遞。

圖為變形金剛3中的月背劇照

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？其實，想做到這點是十分困難的！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，而這個難題成功困住了美國和蘇聯。

圖為著名科幻作品《三體》

而今天，我國成功破解了這一難題！而破解難題的關鍵，正是與「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正是因為被三顆太陽包圍，三體星人隨時可能被太陽烤乾又可能因太陽離得遠而被凍死。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，在天文學上稱「三體問題」。

圖為「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」。

而「鵲橋」衛星相對於地球和月球兩個巨無霸，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！

作者：程笑顏

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