我國成功開啟地月空間探索新紀元

4月15日，記者從在北京舉辦的“地月空間DRO探索研究學術(shù)研討會”上獲悉，由中國科學院A類戰(zhàn)略性先導專項“地月空間DRO探索研究”部署研制的DRO-A/B兩顆衛(wèi)星，在抵達并駐留地月空間“遠距離逆行軌道（Distant Retrograde Orbit，簡稱DRO）”后,已與先前發(fā)射的DRO-L近地軌道衛(wèi)星建立起星間測量通信鏈路，這標志著我國已成功構(gòu)建國際首個基于DRO的地月空間三星星座，并取得多項原創(chuàng)性重要成果，為我國開發(fā)利用地月空間，引領(lǐng)空間科學前沿探索奠定了堅實的科技基礎。

該研討會由專項工程總體單位中國科學院空間應用工程與技術(shù)中心（以下簡稱“中國科學院空間應用中心”）主辦。

戰(zhàn)略新疆域：地月空間遠距離逆行軌道

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，其三維空間范圍擴大上千倍。

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。其中位于相對地月的勢能高位軌道族，是連接地球、月球和深空的交通樞紐，具有低能進入、穩(wěn)定停泊、低能全域可達等獨特屬性，是地月空間的天然港灣。

就如通過航海發(fā)現(xiàn)新大陸、利用空氣動力實現(xiàn)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疆域、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，因此已經(jīng)受到各航天大國的高度關(guān)注。對此，中國科學家同樣在密切關(guān)注、積極探索并迎難而上。

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(zhàn)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(jié)構(gòu)，定量揭示了其低能入軌特性，并啟動了預先研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)；

2022年2月，中國科學院啟動實施A類戰(zhàn)略性先導專項“地月空間DRO探索研究”，提出自主創(chuàng)新、新穎獨特、簡潔可行的地月空間大尺度三星星座規(guī)劃；

2024年2月3日，經(jīng)奮力攻關(guān)，該先導專項首顆試驗衛(wèi)星DRO-L，成功進入太陽同步軌道，并正常開展相關(guān)實驗；

2024年3月13日，DRO-A/B雙星組合體在西昌衛(wèi)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(wèi)星未能準確進入預定軌道。面對突如其來的變故，中國科學家團隊處變不驚，立即開始了一場驚心動魄的太空“衛(wèi)星極限生死救援”。

跨越“死亡線”：衛(wèi)星應急機動入軌

根據(jù)地面測控站捕獲到時斷時續(xù)的衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)分析判斷，DRO-A/B衛(wèi)星組合體正在以200°/S的速度快速翻滾。工程團隊迅速制定應急處置措施：緊急上注姿態(tài)控制命令、有效實現(xiàn)速率阻尼、建立太陽翼對日姿態(tài)、成功實現(xiàn)星上蓄電池充放電平衡……

7個小時后，經(jīng)衛(wèi)星遙測數(shù)據(jù)分析判斷：DRO-A衛(wèi)星太陽翼可轉(zhuǎn)動但無法鎖定，DRO-B衛(wèi)星太陽翼既無法轉(zhuǎn)動，也無法鎖定；只能通過定期調(diào)整衛(wèi)星組合體姿態(tài)，維持衛(wèi)星能源安全。

衛(wèi)星能源安全問題解決后，科研團隊又開始直面衛(wèi)星入軌高度嚴重不足的難題。經(jīng)遙測分析，DRO-A/B實際進入的初始軌道遠地點高度僅為13.4萬千米，遠低于預先設計的30萬千米。

3月15日，工程團隊果斷做出決策：雙星不分離，并迅速制定軌道重構(gòu)策略，通過雙星交替利用燃料抬升軌道高度，全力保障衛(wèi)星組合體飛抵DRO。

3月18日和23日，工程團隊成功實施兩次近地點軌道機動補救控制，DRO-A/B衛(wèi)星高度被相繼抬高到24萬千米、38萬千米，越過“死亡線”。

4月2日，DRO-A/B衛(wèi)星成功實施關(guān)鍵奔月機動，進入預設低能地月轉(zhuǎn)移軌道；

7月15日，DRO-A/B衛(wèi)星成功實施DRO入軌機動，準確進入預定任務軌道。在發(fā)射出現(xiàn)異常情況下，DRO-A/B衛(wèi)星歷經(jīng)123天飛行，航程超過800萬千米，終于進入預定軌道，為后續(xù)的衛(wèi)星載荷在軌測試，提供了基本保障和有效撐。

開啟新紀元：地月空間探索未來可期

2024年8月28日，工程團隊開展了大膽細致的遠程操控，使DRO-A/B衛(wèi)星組合體成功分離，且處于同軌編隊伴飛狀態(tài)。分離30分鐘內(nèi)，雙星互相拍照，科研人員對衛(wèi)星太陽翼受損情況有了清晰了解。更為重要的是，技術(shù)指標顯示，分離后，雙星能源平衡，平臺及載荷工作正常。測控大廳內(nèi)頓時響起一片歡呼！

8月30日，工程團隊一鼓作氣，三顆衛(wèi)星兩兩之間成功構(gòu)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，全球首個基于DRO的地月空間三星星座成功實現(xiàn)在軌部署，并持續(xù)在DRO軌道探索、新質(zhì)能力、地月尺度星間鏈路及載荷技術(shù)等方面，開展在軌演示驗證和預定科學研究。

據(jù)中國科學院空間應用中心副主任王強研究員介紹，該先導專項已經(jīng)推動地月空間DRO探索研究取得了一系列實質(zhì)性突破。

國際上首次實現(xiàn)航天器DRO低能耗入軌。中國科學院空間應用中心科研團隊在多年地月空間航天動力學與空間探索研究基礎上，創(chuàng)新性提出以飛行時間換取更大載荷重量和應急處置裕度的設計理念，并在該先導專項中得到驗證，最終消耗傳統(tǒng)手段五分之一的極少燃料，即完成了地月轉(zhuǎn)移及DRO低能耗入軌，這是我國航天器首次實現(xiàn)低能耗地月轉(zhuǎn)移。這一突破顯著降低了地月空間進入成本，為大規(guī)模地月空間開發(fā)利用開辟了新路徑。

國際上首次驗證117萬公里 K頻段星間/星地微波測量通信鏈路，突破了地月空間大尺度星座構(gòu)建核心關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

國際首次驗證地月空間衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星定軌導航新質(zhì)能力。此前，月球及深空探測任務地基測控手段存在定軌精度不足、實施代價高、效率低等突出問題。隨著三星互聯(lián)組網(wǎng)成功，我國成功驗證了衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星的天基測定軌新體制，在軌衛(wèi)星3小時星間測量數(shù)據(jù)，即實現(xiàn)了傳統(tǒng)方式2天跟蹤測量數(shù)據(jù)的定軌精度。這一突破顯著降低了地月空間航天器運行成本、大幅提升了運行效率，為航天器高效運行開辟了新路徑。

據(jù)與會科研人員披露，DRO-B衛(wèi)星已于2025年3月底開始實施地月巡航機動任務，正在向共振軌道可控轉(zhuǎn)移。中國科學院空間應用中心副主任王強表示，在地月空間DRO探索研究專項中，科研團隊在工程強約束和發(fā)射異常的情況下，獲得了低能地月軌道設計、軌道重構(gòu)、衛(wèi)星能源風險管控等方面的實踐經(jīng)驗，為我國發(fā)射部署更多的地月空間航天器，積累了寶貴的理論方法和工程經(jīng)驗。

未來，我國科研團隊將秉持和平利用太空的理念，進一步研究地月空間復雜多樣的三體軌道問題，認識和掌握地月空間環(huán)境演化規(guī)律；利用DRO長期穩(wěn)定性，部署E-18量級的原子光鐘，支持量子力學、原子物理等領(lǐng)域基本科學問題研究，開展廣義相對論更高精度的驗證等。

據(jù)悉，中國科學院空間應用中心作為本先導專項工程總體單位，負責DRO低能入軌飛行任務總體設計、載荷系統(tǒng)及地面應用系統(tǒng)研制建設，中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院負責衛(wèi)星研制，北京航天飛行控制中心負責衛(wèi)星測控。