一場驚心動魄的天體動力學微操使這項任務重回正軌。

中國在2024年3月13日發射DRO-A和DRO-B衛星，旨在將這對衛星送入繞月軌道。然而，運載火箭的上一級原本要將這個航天器發射到月球的轉移軌道，卻出現了故障，導致這對衛星被困在了近地軌道。

接下來是長達167天的不懈努力：首先將這兩個航天器送到遠超月球距離的地方，然后成功將衛星送入預定軌道。整個操作過程包括5次變軌、5次用來微調衛星航向的軌道修正，以及3次來自太陽和月球的重力輔助。

人們對這對衛星所知甚少?？紤]到用于發射的長征二號丙運載火箭有效載荷能力有限，這對衛星必須很小，此外，人們認為這對衛星旨在測試技術和試用它們現在所處的遠距離逆行軌道（DRO）。遠距離逆行軌道的高度相對較高，而且比較穩定，可用于地月間通信和月球觀測。

關鍵是，這對衛星體量較小，這意味著它們幾乎沒有推進劑，因此在沒有輔助的情況下從近地軌道到達月球軌道是一項非常艱巨的任務。不過，盡管距離十分遙遠，負責此次任務的中國科學院微小衛星創新研究院還是開始了救援工作。

第一步是在這對衛星最接近地球的軌道上啟動小型發動機，從而逐漸提高最遠軌道點的高度。一旦最遠點足夠高，一次更大規模的推進劑燃燒就會使航天器進入一個非典型的月球軌道。

通常情況下，前往月球的航天器都是沿著最簡單的軌道行進的，即燃燒大量推進劑產生前行動力，飛行三四天后航天器會到達軌道，這時再進行一次大規模的燃燒來進入軌道。中國科學院微小衛星創新研究院則另辟蹊徑，利用地月系統周圍的混沌動態區域來節省推進劑。日本的“飛天”號（Hiten）探測器曾在1990年依靠類似的方法獲救，但當時它被送入了常規的月球軌道，而不是DRO-A和DRO-B的遠距離逆行軌道。

喬納森·麥克道爾（Jonathan McDowell）是哈佛-史密森尼天體物理中心的天文學家、太空活動追蹤者和分析師，他表示：“抵達月球所涉及的天體動力學已經比地球軌道任務復雜得多了?！鄙婕斑h距離逆行軌道時，復雜性會更高，“而且他們必須在匆忙之中重新制定方案，這肯定是一場噩夢，所以能夠成功是非常了不起的成就?！?/p>

救援方案依靠月球的引力來捕獲衛星，不需要很大的推進力。這種方法需要精準把控時機和精確調整軌道。

麥克道爾表示：“這種新奇的‘現代’軌道策略就相當于用時間換燃料?！陛^長的軌道消耗的燃料較少，在軌道的最高點，火箭噴出的一小股氣流就可以改變航天器的最終目的地。他接著補充道：“但同理，一個小小的錯誤也會讓你與目標相去甚遠。”

社交媒體上流傳的一份PPT展示了將航天器送入月球軌道的迂回路徑。（微小衛星創新研究院沒有回應置評請求。）

DRO-A和DRO-B正在測試這種獨特軌道的特性，同時也在測試一些新技術，包括與另一顆衛星DRO-L的通信，后者比DRO-A和DRO-B早一個月抵達近地軌道。中國正計劃建立月球導航和通信基礎設施以支持月球探測，雖然這不是主要目標，但這些衛星可以為計劃提供參考信息。

DRO-A還攜帶了一種科學有效載荷，即一臺全天空監測器。它用于探測伽馬射線爆發，特別是與黑洞碰撞、中子星碰撞和超新星有關的伽馬射線爆發。這臺新儀器以中國之前開展的近地軌道伽馬射線探測任務引力波暴高能電磁對應體全天監測器（GECAM）為基礎，但它在深空將具備無遮擋的視野，而且受到的干擾也較少。

因此，這次救援推進了中國的探月計劃和空間科學目標，也彰顯了中國在天體動力學方面的實力。麥克道爾指出，與這次救援任務最接近的是1997年中國香港的亞洲3號任務（已更名為HGS-1），當時一顆前往對地靜止軌道的衛星被困在了一個橢圓形的轉移軌道上。所采用的救援方法是提高這顆衛星的最高軌道點以進行兩次近月飛行，最終將其送入對地靜止軌道，而且剩余的燃料足夠運行4年。

麥克道爾表示，這次任務“無疑表明，現在中國管理復雜天體動力學任務的能力與美國旗鼓相當”。

2024年，中國還完成了一項復雜的月球背面采樣返回任務，該任務需要5個不同的航天器。中國還將于2026年在月球南極著陸，尋找水和其他揮發物。

隨著中國計劃在本世紀30年代建立永久性的月球基地，這次DRO-A和DRO-B救援所展現出的各種復雜能力對于保障和支持長期月球行動將起到關鍵作用。

>End

本文轉載自“悅智網”，原標題《中國成功挽救月球衛星任務》。

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