我国开启地月空间探索新纪元

  近日，在地月空间DRO（远距离逆行轨道）探索研究学术研讨会上，我国宣布成功构建国际首个基于DRO的地月空间三星星座。由我国部署研制的DRO-A/B两颗卫星在抵达并驻留地月空间远距离逆行轨道后，与先前发射的DRO-L近地轨道卫星建立起星间测量通信链路。这标志我国正式开启地月空间探索新纪元。

  地月空间是从地球低轨延伸至月球的新空间，最远距离地球可达200万公里，其三维空间范围比近地轨道空间扩大上千倍。DRO是地月空间中一类独特的三体动力学轨道，顺行绕地、逆行绕月，典型轨道距离地球约31万至45万公里，距离月球约7万至10万公里。

  为什么要探索地月空间DRO？中国科学院空间应用工程与技术中心研究员王文彬介绍，DRO轨道具有三大独特优势：一是低能入轨，航天器进入DRO轨道，可以利用太阳、地球和月球的引力，大大降低入轨能源，这样航天器可携带更多的科学载荷和有效物资；二是稳定停泊，由于DRO位于地球和月球引力的平衡点，在这里航天器只用很少的燃料，就能稳定停泊几十年甚至上百年；三是全域可达，DRO就像地月空间的喜马拉雅山，由于其处于势能高地，航天器从这里出发去地球、深空和月球，都是俯冲的姿势，即便没有太快的飞行速度，也能轻松抵达。

  “作为连接地球、月球和深空的交通枢纽，DRO是地月空间的天然良港。”王文彬说，就如通过航海发现新大陆、利用空气动力实现洲际飞行、利用火箭进入太空一样，地月空间DRO有望成为未来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。

  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”。2024年2月3日，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，运载火箭一二级飞行正常，但由于上面级飞行异常，卫星未准确进入预定轨道。面对突如其来的意外，我国科学家处变不惊，立即开始了一场惊心动魄的太空“卫星极限生死救援”，最终DRO-A/B双星组合体在历经近850万公里航程后，准确进入预定轨道。2024年8月30日，三颗卫星两两之间成功构建K频段微波星间测量通信链路，验证了三星互联互通的组网模式。至此，全球首个基于DRO的地月空间三星星座成功实现在轨部署。

  “对两颗卫星的太空救援，充分展示了我国在复杂航天任务设计及深空卫星应急处置的突破。”中国科学院微小卫星创新研究院正高级工程师张军说。

  探索的脚步没有就此停下。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介绍，三星互联组网成功后，研究团队持续开展了多项前沿科学实验及新技术试验，推动地月空间DRO探索研究取得了一系列实质性突破：在国际上首次实现航天器DRO低能耗入轨；在国际上首次实现百万公里级星与星、星与地微波建链，掌握了地月空间大尺度星座构建核心关键技术；在国际上首次验证了地月空间卫星跟踪卫星定轨导航新质能力。

  王强表示，未来，科研团队将进一步研究地月空间复杂多样的三体轨道问题，认识和掌握地月空间环境演化规律；利用DRO长期稳定性，部署更高精度的原子光钟，支持量子力学、原子物理等领域基本科学问题研究，开展广义相对论更高精度的验证等。（记者 沈 慧）