近期,我國航天再創佳績!天都一號衛星成功運行在了獨特的"麻花"軌道上,即地月3:1共振軌道,這次突破也展現了我國在深空軌道精確控制方面的技術實力。而就在中國穩步突破技術瓶頸的同時,美國的重返月球計劃卻頻頻受挫。
原本雄心勃勃的阿爾忒彌斯計劃步履維艱,登月日程表是一拖再拖。為什么中美探月之路如此不同?“麻花”軌道又是什么,我國的這次突破又意味著什么?
"太空兄弟"攀高峰
在說天都一號衛星的突破之前,就必須介紹下這顆衛星以及它的“兄弟”天都二號。
這兩顆衛星的名字源自黃山的主峰“天都峰”, 寄托著我國在航天事業再攀高峰的美好愿景。這兩顆衛星體型都不大,天都一號重61千克,天都二號更輕,只有15千克。2024年3月,它們搭著鵲橋二號中繼星的"順風車"一起踏上了奔月之旅。
它們的主要任務就是為未來一個叫做“鵲橋通導遙綜合星座”的大計劃做技術驗證。通俗地說,這個計劃就像是要在地月空間搭建一個超級"太空服務站",集成了類似北斗導航、5G通信和環境監測等多種功能。
建成后,它將為未來我國的登月宇航員,以及月球科研基地的初步建設提供相關的技術支持。這次細分到具體任務,這兩顆衛星要完成星地激光測距,星間微波測距等一系列高精度軌道定位技術的測試。
2025年4月,天都一號的另一項關鍵突破非常值得關注:衛星首次在日光干擾下的白晝完成了激光測距工作。傳統上,這類激光精密測量必須夜間操作,而這次的突破使得類似的衛星精密測量工作不再受晝夜影響,標志著我國空間測量技術邁上了新臺階。
預計在2030年左右,我國將建成"鵲橋星座"的初步系統,為四期探月工程和月球科研站做準備。作為這項重大任務中的"開路先鋒",天都一號和二號的成功運行,將為接下來新的嫦娥任務提供直接支持,成為我國探月工程的關鍵技術支柱。
"麻花軌道"新突破
下面我們來聊聊這個讓中國航天人驕傲,也讓世界矚目的新成就:天都一號衛星成功實現了"麻花軌道"的精準入軌。這項技術突破不僅彰顯了中國航天的實力,更開創了地月探測的新可能。
所謂“麻花軌道”,學名叫“地月空間3:1共振軌道”。我們拆解一下這個專業名詞:地月空間:指的是共同受地球和月球引力作用的太空區域;3:1共振:這是軌道力學是的一個概念,指的是兩個天體的在軌道周期上存在3:1的整數比關系。
具體來說,在這一軌道上,探測器繞地球轉3圈的時間,剛好就等于月球繞地球轉1圈的時間。由于這種精確的周期比例關系,當探測器在完成3圈地飛行后,就會與月球“重逢”一次。
由于軌道形狀酷似擰轉的麻花,所以通俗上又稱為“麻花軌道”。這個軌道算是地月之間的一個特殊區域,并不完全受單獨一方引力的主導,具有獨特的動力學環境。
當外太空探測器距離地球越遠,和地面的通信延遲就會越長,地面要進行指令控制就越困難。而在這樣的“麻花軌道”上,探測器卻可以在不需要頻繁接受地面指令,消耗大量燃料的情況下,實現在地月之間的區域性周期性往返,大大提高了探測器的靈活性。
軌道這些種種特性,將成為未來建設地月空間基礎設施的重要技術支撐。比如,可以讓多顆分布在“麻花軌道”上的衛星組成的一個網絡系統,協同工作,共同提供通信,導航和遙感等多種功能。
天都一號是世界首個完成地月空間3:1共振軌道變換并順利運行的探測器。其背后體現的是我國在軌道探測,探測器設計和控制等方面的強大的技術實力。當然,這次突破也不僅是一次技術驗證,更是我國航天事業邁出的重要一步。
美國探月"拖延癥"
當我國都在緊鑼密鼓地建設月球通信網絡,為載人登月鋪路時,美國又在干嘛呢?在跟“拖延癥”作斗爭。
2017年,特朗普政府高調宣布了重返月球的"阿爾忒彌斯"計劃,最初的目標是在2024年,讓美國再次實現載人登月。
然而現實情況是:原定載人繞月飛行的"阿爾忒彌斯2號"任務已推遲到了2026年4月,而真正的登月的3號任務更是延期至了2027年。整個計劃因各種技術問題不斷后移。
首先就是飛船問題。在2022年底的無人繞月測試中,"獵戶座"飛船外部的隔熱層居然出現了異常燒蝕,更嚴重的是,飛船生命系統也被發現存在設計上的缺陷。這些可是關乎宇航員生命安全的問題,讓"獵戶座"成為了計劃推進的最大障礙。
接著是火箭不給力。NASA重金打造的"太空發射系統"(SLS)重型火箭,從最初計劃的2016年首飛,一直拖延到2022年11月才完成首次發射,被業界戲稱為"航天鴿王"。
外界有傳言稱,NASA可能放棄SLS后續項目,轉而采用SpaceX的"星艦",但"星艦"的研發進度同樣落后于預期。
最后,是航天服的問題。NASA自主研發的"艙外探索機動裝置“,在項目進度嚴重拖延,拖到最后不得不轉包給商業公司"公理太空",但進展依然緩慢。
外界猜測,備選方案可能是SpaceX的新型艙外服,但這款衣服連基本的生命支持系統還未設計,離實際應用更需要大量額外的測試和改裝。
結尾
航天探索作為人類最復雜的系統工程之一,從來都不是一蹴而就的壯舉。無論是上世紀美蘇太空競賽,還是中國航天六十余年的發展歷程,都印證了"欲速則不達"這一道理。我國能在航天關鍵技術領域持續取得突破,就在于堅持了這種"不疾不徐,穩中求進"的發展策略。
當前美國航天面臨的困境,表面看是技術難題,實則是發展思路的偏差。與其急于解決飛船,火箭等具體技術問題,不如先調整發展理念,回歸科學規律,踐行好"一步一個腳印"的務實精神。在浩瀚宇宙面前,唯有腳踏實地,才能走得更遠。
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