中繼衛星「鵲橋」：為月球登陸車掃清障礙

之前沒有哪個國家的探測器在月球的背面著陸過，中國即將打破這一記錄。上周末，中國發射了一顆名為鵲橋的衛星——它將繞月球運動，作為一個信號中繼站，為年底發射的嫦娥四號打通通訊盲區。

月球與地球被重力鎖定在一起——它圍繞地球運動的周期，和它自轉的周期完全相同。因此，我們衛星永遠是一面朝著我們。

藉助以往發射過去的軌道探測器，我們曾看到過月球的背面，但唯一一次向月影面的地表發射的探測器叫Ranger 4。它是一種衝擊探頭，向下墜落到月球地表之前可以向地球傳輸回圖像。可惜實際發射之後，出現了故障，我們沒有接收到任何可被解析的數據。

NASA的LRO號航天器掠過月球背面拍下的視頻截圖

一個主要的技術障礙是，一旦登陸器達到月球的另一面，月球本身將屏蔽掉發往地球的無線電信號。所以需要找到一個電波二傳手——那就是鵲橋的存在意義。

鵲橋，其又名烏鵲橋，出自東方古老的神話故事。傳說鳥神受牛郎織女的真摯情感而感動派來的喜鵲搭成的橋。相傳牛郎和織女被銀河隔開，因為他們的愛情被天神所禁止的，只允許每年的農曆七月七日相見。為了讓牛郎和織女相會，各地的喜鵲就會飛過來用身體緊貼著搭成一座橋，此橋就叫做鵲橋。牛郎和織女便在這鵲橋上相會。

不久之後，鵲橋將成為嫦娥四號與地球之間的溝通橋樑。它將處在所謂的拉格朗日點上——一個小物體在兩個大物體的引力作用下所能達到的空間中的一點，在該點處，小物體相對於兩大物體基本保持靜止。

每一對大質量天體都有五個拉格朗日點。鵲橋將達到所謂的L2點，地球、月球和中繼衛星在同一條直線上。到時候，它距離月球大約65,000公里，隨著地球和月球運動，與他們保持相對靜止。

從這個有利位置，它將能夠將嫦娥四號發射的無線電信號反彈回地球——也可以反過來，地球上的科學家可以遙控登陸器。

但是，鵲橋並不只是傻傻地等待嫦娥四號的到來。該衛星還攜帶了第一台設置在月球背面遠極點上空的無線電天線，該天線由荷蘭射電天文學研究所(ASTRON)設計。

它被稱為荷蘭-中國低頻探測器(NCLE)，它可以接收到空間背景中的無線電頻率，這些背景射電噪音向上可以追溯到宇宙大爆炸——以往因為月球和地球大氣的遮擋，總有一些來自外層空間電磁波無法被地球接收到。

ASTRON的天體物理學家Heino Falcke解釋說：「無線電天文學家利用無線電波來研究宇宙，包括來自恆星和行星的電磁波。這些電磁波無法被肉眼看到，我們可以在地球上接收到幾乎所有的天體無線電波頻率，除了30 MHz以下的無線電波。因為它們被我們的大氣阻擋，而恰好這些頻率是特別的，它們攜帶著早期宇宙的信息，這就是我們要接收到它們的原因。」

鵲橋同時攜帶了兩顆微衛星進入太空。微衛星叫龍江1號和龍江2號，它們將獨立地在橢圓軌道上圍繞月球運行。這些微衛星還將展開無線電觀測，天文愛好者可以下載遙測數據自己進行分析。

嫦娥四號將攜帶與以往不同的科學載荷：馬鈴薯和擬南芥花的種子，以及蠶繭。他們將被保存在一個微型生態圈中，有攝像頭時刻觀察著它們能否在月球上生長，甚至進行繁衍。

鵲橋將在6月份的某個時間點進入L2，而嫦娥四號將在年底發射。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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