
中国科学院A类战略性先导专项“地月空间DRO探索研究”已取得重要建设进展,成功构建国际首个基于DRO的地月空间三星星座。具体是一项什么样的成果?将对我国太空探索意味着什么?近日,华商报大风新闻记者专访了西安交通大学航天航空学院副教授郎安琪,详细解答大家关心的问题。
最新发布,实现了“三个国际首次”
近日,中国科学院空间应用工程与技术中心(空间应用中心)在北京举行的“地月空间DRO探索研究学术研讨会”。会上,科学家透露,中国科学院A类战略性先导专项“地月空间DRO探索研究”已取得重要建设进展:成功构建国际首个基于DRO的地月空间三星星座,并实现航天器DRO低能耗入轨、验证117万公里K频段星间微波测量通信链路、验证地月空间卫星跟踪卫星定轨导航新质能力等三个国际首次。
在航天器DRO低能耗入轨方面,中国科学院空间应用中心科研团队在多年地月空间航天动力学与空间探索研究基础上,创新性提出以飞行时间换取更大载荷重量和应急处置裕度的设计理念,并在先导专项中得到验证,最终消耗传统手段五分之一的极少燃料,即完成了地月转移及DRO低能耗入轨,这是中国航天器首次实现低能耗地月转移。
新的突破显著降低地月空间航天器运行成本、大幅提升运行效率,为航天器高效运行开辟了新路径。
“星坚强”经历123天太空救援
2024年2月,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,DRO-A/B双星组合体在西昌卫星发射中心发射升空,由于运载火箭上面级飞行异常,卫星未准确进入预定轨道。
在发射出现异常情况下,中国科研团队成功紧急实施多次近地点轨道机动补救控制,DRO-A/B双星组合体在历经近850万公里航程、历时123天太空救援后,最终准确进入预定轨道,为后续的卫星载荷在轨测试提供了基本保障和有效支撑。
2024年8月下旬,DRO-A/B卫星组合体成功分离,并分别与先前发射的DRO-L近地轨道卫星成功建立起星间测量通信链路,验证了三星互联互通的组网模式,这标志着全球首个基于DRO的地月空间三星星座成功实现在轨部署。
有望成为空间科学探索的新空域
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研究员表示,三星互联组网成功后,已持续开展多项前沿科学实验及新技术试验,推动地月空间DRO探索研究取得一系列实质性突破,收获多项原创性重要成果,为中国开发利用地月空间,引领空间科学前沿探索奠定了坚实基础。
据了解,DRO是地月空间中一类十分独特的有界周期轨道族,顺行绕地、逆行绕月,其中位于相对地月的势能高位轨道族,具有低能进入、稳定停泊、低能全域可达等独特属性,是地月空间的天然良港,有望成为空间科学探索的新空域、部署空间应用基础设施的新高地、服务支援空间飞行器的新基地、支持载人深空探索的新起点。
三星星座中的DRO-B卫星,已于2025年3月底开始实施地月巡航机动任务,正在向共振轨道可控转移。
专家问答
什么是DRO轨道?地月空间、三星星座联网是什么?近日,华商报大风新闻记者专访了西安交通大学航天航空副教授郎安琪。
DRO是连续轨道家族
华商报:什么是DRO轨道?它的作用是什么?单条还是多条轨道?用比喻来说,DRO轨道就像地月空间的“停车位”或者“太空港”?
郎安琪:DRO轨道的作用像太空“停车场”和“中转站”,卫星或飞船可以在这个轨道上“停”很久,就像太空里的服务区,别的飞船可以来这里歇脚、补给、换方向。其次,低能耗进出,支持探月和深空探险,从地球去月球、或者从月球去更远的太空(比如火星),从DRO轨道出发会更省力、更省燃料。未来月球基地、火星探测任务,都可以先到DRO轨道集中再出发。另外,是通信、导航、科学观测的好地方,在这里布置卫星,可以让地球和月球之间的通信更顺畅,像搭了一条桥。还能放望远镜、科学器材,观测太空环境。
低能进入 稳定停泊 全域可达
华商报:DRO轨道的特别之处在哪里?
郎安琪:低能进入:卫星用很少的燃料就能“滑”进轨道,就像骑自行车下坡一样省力。稳定停泊:卫星停在这里不会轻易被地球或月球的引力拉走,像停在停车场一样稳当。全域可达:从这里出发,用一点点燃料就能跳去月球、火星,甚至更远的深空,像坐电梯换楼层一样方便。
以前的轨道就像是单向高速公路,一旦开上去了,就只能朝一个方向走,想换方向很难,还很耗油(也就是能源)。但 DRO轨道就不一样,它特别灵活,所以它不是简单的“停车位”,而是一个“太空港”。
3个“太空小伙伴”分工协作
华商报:这三颗卫星谁当队长?它们需不需要像班级值日生一样轮流干活?它们的工作是什么?会起到什么作用?
郎安琪:简单来说,这三颗卫星就像三位分工协作的“太空小伙伴”,帮助地月间“通话”、保障飞船“导航”、测试最前沿的航天黑科技。
华商报:为什么要用三颗卫星组成星座?比单颗卫星强在哪儿?
郎安琪:三颗卫星就像是三角形的三个角,可以形成一个覆盖地月空间的大网络,以后可以接入更多卫星,发展成一个更大的“太空Wi-Fi系统”。未来在月球基地、探测器、载人飞船……都可以接入这个系统,进行通信、导航、数据传输。
卫星自带“太空GPS”不迷路
华商报:卫星在那么远的地方会不会“迷路”?科学家怎么给它们“指路”呢?
郎安琪:科学家们可聪明啦,他们用几种办法高度配合,帮卫星找方向,不让它迷路:卫星出发前,科学家根据地球、月球的引力和卫星的速度、轨道,提前通过超级计算机把航行路线都“算”好了,给卫星“规定”一条无形的太空跑道,卫星只要踩着这条跑道飞,就基本不会乱跑。卫星上安装了星敏感器、陀螺仪等高科技“眼睛”和“感应器”。它们能通过观测星空和感知自身状态,随时知道自己“朝哪儿”、“偏没偏”、“速度对不对”。科学家会用强大的雷达、望远镜、地面信号接收站来“遥控观测”卫星,一旦发现卫星“走偏”了,就发指令让卫星自己小范围地“点火修正”,像自行车走S路时调整把手。
说不定还能开发“月球版微信”
华商报:普通人未来能用上这项技术吗?比如更准的导航、更快的月球直播?
郎安琪:有了这套在DRO轨道上的通信网络,地球和月球之间的数据传输速度会变快,信号更稳定。将来普通人通过网络观看月球实况、实时直播登月都可能变成现实,让你在家就能“第一时间”看到月球上的最新画面。
宇航员将可能直播怎么种“太空土豆”
华商报:以后科学家能用这些卫星和月球上的宇航员打视频电话吗?
郎安琪:有了地月空间DRO轨道上的卫星星座,就像天上加了几个“超级信号路由器”,让数据传递更顺畅、更及时。未来只要把地面站、DRO卫星、“月球基地”连成一个网络,地球—卫星—宇航员之间打视频电话就成了现实。像现在我们用手机上网视频一样,只不过信号是“太空超长距离版”。
中国这次率先插上了红旗
华商报:如果给这三颗卫星起绰号,您会叫它们“月宫三姐妹”还是“太空三剑客”?
郎安琪:叫“太空三剑客”。因为这三颗卫星各有绝活、互相帮助,并肩作战,像三剑客那样完成国际首次的硬核任务。该星座目前是地月间的“太空桥梁”,未来,随着人类的飞船驶向更远的太阳系行星,这张星座网络还能成为飞向深空的“第一跳板”。
未来可能“飞向更远的火星”
华商报:未来扩建星座的话,下一步是加卫星还是飞向更远的火星?
郎安琪:“加卫星”和“飞向更远的火星”,未来都很有可能会发生,而且还相互联系、相互支持。先加够卫星,打下坚实基础,让地月之间像建高速公路一样布满“服务站”;未来火星探测多了,就需要把服务扩展到火星方向,不断往更远的地方发射新的“节点”,最终连成一张“跨星球太空互联网”。其实,这就像我们地球上的通信网络,最早是城市有信号塔,然后连成全国,最后连到全球,甚至覆盖空中、海上和极地。
要学好数学、物理、计算机
华商报:如果这是一部分孩子的梦想,他们应该从哪些科目学起?从哪些方面做起?
郎安琪:喜欢仰望星空,看《流浪地球》《三体》等作品,看相关纪录片,有关太空的一切都可以去探索。多动手实践,参加学校的科学社团、航模及机器人比赛、天文观测营等。
以上内容节选自2025年4月23日《华商报》6版科学周刊
报道链接:
http://ehsb.hspress.net/shtml/hsb/20250423/1046325.shtml