地月空间是指从地球低轨延伸至月球(约38万公里)以及远至200万公里的空间。在这片空间探索的新“蓝海”中,有一类非常重要的轨道——远距离逆行轨道(DRO)。它是三体动力学轨道,距离地球约31万至45万公里,距离月球约7万至10万公里,卫星在这里顺行绕地、逆行绕月。中国科学院空间应用工程与技术中心(以下简称“中国科学院空间应用中心”)研究员王文彬说:“这一轨道位于地月空间的势能高地,是连接地球、月球、深空的‘十字路口’。”4月15日,我国科学家在地月空间DRO探索研究学术研讨会上披露:我国在上述重要战略轨道上率先构建了由3颗卫星组成的地月空间三星星座,并取得多项原创性重要成果,为和平开发利用地月空间、引领空间科学前沿探索奠定了坚实基础。
“天然良港”成为科学应用新空域
王文彬把DRO称为地月空间“天然良港”,认为该轨道有三大独特优势:低能入轨,用较少能源就能将卫星送入轨道;稳定停泊,“地月空间很多地方是不太稳定的,但这一轨道比较稳定,卫星用很少能源就能在轨道稳定运行”;全域可达,是连接地球、月球和深空的交通枢纽,“不仅可以帮助我们探索月球,还能成为深空探索的中转站”。
中国科学家从2017年就开始关注这一领域。2017年,中国科学院空间应用中心科研团队率先阐明地月空间DRO的独特属性和战略价值,启动预先研究和关键技术攻关;2022年2月,中国科学院启动实施A类战略性先导专项“地月空间DRO探索研究”,创新性提出地月空间大尺度三星星座规划;2024年2月3日,该先导专项首颗试验卫星DRO—L成功进入太阳同步轨道并正常开展相关实验;2024年3月13日,DRO—A/B双星组合体在西昌卫星发射中心发射升空。
一次史诗级的救“星”任务
中国科学院空间应用中心研究员张皓把DRO—A/B称为“星坚强”。面对卫星未能入轨的突发情况,科研团队开始了一场惊心动魄的太空“卫星极限生死救援”。
从2024年3月13日到8月28日,共计167个昼夜。双星暂不分离、绕月椭圆全局重构、地月转移局部重构……这个平均年龄只有30岁的科研团队,终于将DRO—A/B卫星送入预定任务轨道。“这一年,我们成功实施了一次史诗级的救‘星’任务。”中国科学院微小卫星创新研究院正高级工程师张军说。
2024年8月28日,工程团队通过远程操控让DRO—A/B卫星组合体成功分离,且处于同轨编队伴飞状态。分离30分钟内,双星互相拍照。
未来将涌现更多“国际首次”
“本次地月空间DRO探索研究取得一系列实质性突破,包括多项‘国际首次’。”中国科学院空间应用中心副主任、“地月空间DRO探索研究”先导专项工程副总指挥王强说,国际上首次实现航天器DRO低能耗入轨;国际上首次验证117万公里K频段星间/星地微波测量通信链路,突破地月空间大尺度星座构建关键核心技术瓶颈;国际上首次验证地月空间卫星跟踪卫星定轨导航新质能力。