近日,在地月空間DRO(遠距離逆行軌道)探索研究學(xué)術(shù)研討會(huì )上,我國宣布成功構建國際首個(gè)基于DRO的地月空間三星星座。由我國部署研制的DRO-A/B兩顆衛星在抵達并駐留地月空間遠距離逆行軌道后,與先前發(fā)射的DRO-L近地軌道衛星建立起星間測量通信鏈路。這標志我國正式開(kāi)啟地月空間探索新紀元。
地月空間是從地球低軌延伸至月球的新空間,最遠距離地球可達200萬(wàn)公里,其三維空間范圍比近地軌道空間擴大上千倍。DRO是地月空間中一類(lèi)獨特的三體動(dòng)力學(xué)軌道,順行繞地、逆行繞月,典型軌道距離地球約31萬(wàn)至45萬(wàn)公里,距離月球約7萬(wàn)至10萬(wàn)公里。
為什么要探索地月空間DRO?中國科學(xué)院空間應用工程與技術(shù)中心研究員王文彬介紹,DRO軌道具有三大獨特優(yōu)勢:一是低能入軌,航天器進(jìn)入DRO軌道,可以利用太陽(yáng)、地球和月球的引力,大大降低入軌能源,這樣航天器可攜帶更多的科學(xué)載荷和有效物資;二是穩定停泊,由于DRO位于地球和月球引力的平衡點(diǎn),在這里航天器只用很少的燃料,就能穩定停泊幾十年甚至上百年;三是全域可達,DRO就像地月空間的喜馬拉雅山,由于其處于勢能高地,航天器從這里出發(fā)去地球、深空和月球,都是俯沖的姿勢,即便沒(méi)有太快的飛行速度,也能輕松抵達。
“作為連接地球、月球和深空的交通樞紐,DRO是地月空間的天然良港?!蓖跷谋蛘f(shuō),就如通過(guò)航海發(fā)現新大陸、利用空氣動(dòng)力實(shí)現洲際飛行、利用火箭進(jìn)入太空一樣,地月空間DRO有望成為未來(lái)空間科學(xué)探索的新空域、部署空間應用基礎設施的新高地、服務(wù)支援空間飛行器的新基地、支持載人深空探索的新起點(diǎn)。
2022年2月,中國科學(xué)院?jiǎn)?dòng)實(shí)施A類(lèi)戰略性先導專(zhuān)項“地月空間DRO探索研究”。2024年2月3日,首顆試驗衛星DRO-L成功進(jìn)入太陽(yáng)同步軌道,并正常開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗。2024年3月13日,DRO-A/B雙星組合體在西昌衛星發(fā)射中心發(fā)射升空,運載火箭一二級飛行正常,但由于上面級飛行異常,衛星未準確進(jìn)入預定軌道。面對突如其來(lái)的意外,我國科學(xué)家處變不驚,立即開(kāi)始了一場(chǎng)驚心動(dòng)魄的太空“衛星極限生死救援”,最終DRO-A/B雙星組合體在歷經(jīng)近850萬(wàn)公里航程后,準確進(jìn)入預定軌道。2024年8月30日,三顆衛星兩兩之間成功構建K頻段微波星間測量通信鏈路,驗證了三星互聯(lián)互通的組網(wǎng)模式。至此,全球首個(gè)基于DRO的地月空間三星星座成功實(shí)現在軌部署。
“對兩顆衛星的太空救援,充分展示了我國在復雜航天任務(wù)設計及深空衛星應急處置的突破?!敝袊茖W(xué)院微小衛星創(chuàng )新研究院正高級工程師張軍說(shuō)。
探索的腳步?jīng)]有就此停下。中國科學(xué)院空間應用中心副主任、地月空間DRO探索研究先導專(zhuān)項工程副總指揮王強介紹,三星互聯(lián)組網(wǎng)成功后,研究團隊持續開(kāi)展了多項前沿科學(xué)實(shí)驗及新技術(shù)試驗,推動(dòng)地月空間DRO探索研究取得了一系列實(shí)質(zhì)性突破:在國際上首次實(shí)現航天器DRO低能耗入軌;在國際上首次實(shí)現百萬(wàn)公里級星與星、星與地微波建鏈,掌握了地月空間大尺度星座構建核心關(guān)鍵技術(shù);在國際上首次驗證了地月空間衛星跟蹤衛星定軌導航新質(zhì)能力。
王強表示,未來(lái),科研團隊將進(jìn)一步研究地月空間復雜多樣的三體軌道問(wèn)題,認識和掌握地月空間環(huán)境演化規律;利用DRO長(cháng)期穩定性,部署更高精度的原子光鐘,支持量子力學(xué)、原子物理等領(lǐng)域基本科學(xué)問(wèn)題研究,開(kāi)展廣義相對論更高精度的驗證等。(經(jīng)濟日報記者 沈 慧)