“鹊桥”——人类首颗连通地球和月球背面的中继星——的“出炉”并不容易。从轨道设计到飞行测控再到高质量生产，航天人着实为它花了一番心血。

为“鹊桥”设计飞行轨道

“鹊桥”是世界上第一颗在地月L2点上采用Halo轨道的卫星。这一轨道是如何设计出来的？

首先要解决的是“鹊桥”如何到达地月L2点的问题。

2011年，嫦娥二号探测器完成探月任务后飞往日地系L2点开展拓展试验，这是中国首次探访L2点，其任务轨道正是由航天科技集团五院深空轨道设计师周文艳设计。

2014年，周文艳又设计了探月工程三期飞行试验器地月L2点转移轨道方案，利用月球引力辅助转移轨道。彼时，设计地月L2点转移轨道时，嫦娥四号已经开始论证工作。周文艳敏锐地意识到这是个好机会：可以对中继星轨道方案进行在轨验证。

2015年年底，嫦娥四号任务正式立项，她和团队在已有的借力月球引力辅助转移的方案基础上，为中继星选定了速度增量最优的转移轨道方案。

其次要解决“鹊桥”绕地月L2点的运动轨道问题。

时值2016年，中继星进入方案研制阶段，五院设计师高珊就是这时参与进了中继星的轨道设计工作。在周文艳的带领下，她很快进入了状态。

考虑到避免月球的遮挡，轨道类型选择了halo轨道，但轨道尺寸是个问题：不能太大，不然月面的着陆器看不着；也不能太小，否则还是会出现月掩，挡住与地球的通信。

她们与卫星总体设计人员反复迭代、讨论，梳理出包含电源、热控、天线、测控、运载等在内的各方面对轨道的约束和需求。在此基础上建立了轨道振幅与各类任务约束的分析模型，摸清了轨道振幅与速度增量、光照条件和任务几何之间的规律特性，综合比较各种参数的优缺点，最终为“鹊桥”打造了一条中继使命轨道。

“鹊桥”之上它最忙

在“鹊桥”之上，有一个星务综合管理单元，它隶属于卫星的核心系统——星务分系统，是卫星信息数据、控制命令的管理中心，相当于卫星的“大脑”。

这颗繁忙的“大脑”由九院771所研制。

作为一个合格的“大脑”，必须有严格的计划性。它的内部有一个高精度的钟表，这个钟表也是整星的时间基准。卫星稳定运行时，星务综合管理单元的所有轮询指令都按照约定的时间，准时发出和收取，井井有条。

“大脑”是卫星的调度站，通过指令完成对星上其他载荷分系统的任务调度，通知载荷们什么时候工作、休息。

它也是一个细致的管理员，存储着卫星上的各种参数，比如卫星的安全参数、状态参数，还有那些载荷交作业回来的数据。这些数据时刻在星务综合管理单元中有序地存储、更新和传送着。

它还是一个合格的监督者，通过自身收集到的数据，时刻监视着卫星的状态，并按照约定的时间定时将收集到的信息进行编码解析，下发给地面站，时刻让在地球上的人们知悉卫星当前的状态、接收到卫星采集到的各种数据信息，如图像、温度等。

星务综合管理单元是整星中最忙碌的单机之一，只要卫星飞上了太空，它就会不分昼夜地工作着，直到卫星圆满完成所有任务。

航天人造“桥”有术

在“鹊桥”生产过程中，五院创新卫星制造模式，实现了“鹊桥”卫星速度和产品质量的双提高。

嫦娥四号中继星的对接环尺寸精度要求很高，且生产周期紧迫，在图纸没下发的情况下，制造人员就已完成对接环的粗加工，完成了热处理等，图纸一到位，立刻根据尺寸和精度要求进行组合加工。

这样的流程设计将对接环的生产周期缩短了两周。同时，由于对接环已经提前进行了自然时效处理，产品残余应力得到了有效释放，其尺寸机加精度更有保障，保证了嫦娥四号中继星高精度制造的质量。

“鹊桥”结构板通过“三维协同设计平台”进行生产，生产效率提升近1倍。依托该平台，只需要工艺人员点几下鼠标，不到5分钟，就能完成以前一两天的工装设计工作量，并且还能对设计变更进行准确、快捷的识别及对应更改，避免了传统人工方式下的遗漏和失误。同时，由于采用了三维协同设计平台，也保证了数据源的唯一性和图纸质量的可靠性。

在“鹊桥”结构板三维生产前期，工艺人员还和设计人员建立了“生产注意事项评审”机制，对生产过程中的风险点、关键点、易错点和极性进行了全面梳理，既是对生产策划的再次评审，也是检查设计遗漏、零件无干涉、工艺可靠性的良好办法，进一步保证了设计输入和生产准备的全面性和准确性。

作为世界上首颗实现月球背面通信的中继卫星，“鹊桥”对于嫦娥四号任务正常进行具有至关重要的作用，研制人员凭借聪明的大脑和饱满的热情，助力“鹊桥”连通地月。

 

【责任编辑：李巨尧 】