地月空间，是从近地轨道、近月轨道向外拓展的新空域，距离地球最远可达200万千米。相对于近地轨道空间，其三维空间范围扩大上千倍。近日，一项新突破在地月空间实现——由中国科学院A类战略性先导专项“地月空间DRO探索研究”部署研制的三颗卫星在地月空间稳定建立百万公里级星间测量通信链路，点亮“地月灯塔”，标志着我国已成功构建国际首个地月空间三星星座。

其中，来自成都的中国电子科技集团公司第二十九研究所（简称中国电科29所）承担了DRO-A、B双星星间测量通信载荷研制任务，攻克相关关键技术，助力地月空间三星星座构建，对月球资源开发利用、人类地外长期驻留与跨行星活动、太阳系探索等均具有重要意义。

地月空间三星星座

瞄向DRO轨道，探索地月空间的天然太空港

多年来，地球轨道已被科学家研究得比较透彻。相比之下，由于受到地球、月亮以及太阳“三体”的引力影响，月球轨道不太稳定，对其研究较少。“然而开发月球又需要稳定的空间，建立相应的基础设施，为载人登月及更频繁地往返地月提供更便捷、有效的条件。”专业人士说。

比如，要把人、设备等送到月球上去，就需要24小时不间断地掌握他们精确的位置信息。当前主要通过地面站观测来推测航天器的位置，但无法支持航天器更加频繁往返。因此，科学家将目光瞄向了远距离逆行轨道（DRO）。

DRO是地月空间中一类十分独特的有界周期轨道族，距离地球约31万到45万公里、距离月球约7万到10万公里的轨道，顺行绕地、逆行绕月，可以看作连接地球、月球和深空的交通枢纽，具有卫星可以低能耗进入、稳定停泊、低能耗全域可达等优点，是地月空间的天然太空港。

DRO双星低能入轨

专业人士说，DRO轨道提出有些时间了，由于之前建模精度不足等原因，一直没有验证过。如同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，DRO轨道近年来受到各航天大国的高度关注，有必要对其进行验证。

在研究地月空间布置设施方面，国际上主要有美国、欧洲、日本等国积极参与，目前取得的进展相近。

“不同于别国，我国的思路是要构建起从地表到深空的基础设施。”业内人士说。2022年，A类战略性先导专项“地月空间DRO探索研究”启动实施，计划构建一个地月空间大尺度卫星星座，探索DRO独特性质及应用价值。

伽马暴探测

构建地月空间星座，关键是建立星间链路通信

所谓三星星座，自然由三颗卫星构成。其中，DRO-L星于2024年2月发射，并成功进入太阳同步轨道。DRO-A星和B星于2024年3月发射，7月15日成功进入DRO任务轨道。当年8月，三星首次实现组网。

分两次发射，在于三颗星运行轨道不同。“DRO-L星绕太阳同步轨道运行，搭便车就能发射。”中国电科29所相关团队负责人陈林说，DRO-A星和B星的运行轨道分别为DRO轨道以及DRO轨道、共振轨道，距离地球较远，需要“专车”送上去。

按计划，A星将长期停泊在DRO轨道，也就是靠近月球的远距逆行轨道，与L星一起，构成两个相对固定的基准。二者之间，B星飞向共振轨道，不断进行相关验证。

三颗星的相对位置实时在变，如何知道它们的确切位置？答案是：建立星间链路是系统核心。为此，中国电科29所相关团队承担了A、B双星星间测量通信载荷研制任务。

测量的难点首先在于距离远，双星间的最大距离达到了150万公里；同时，双星相对运动速度很快，尤其是B星在大尺度空间中“乱跑”，这些都增加了测量难度。

为此，团队想出对策：预测位置的同时做测量。陈林解释，这其实与做导航系统一样，由于时间乘以光速就等于距离，本质上是测量时间。因此，测得的时间越准，定位精度就越准。

地月空间三星星座。

为测准时间，团队运用原子钟。这是目前测量时间最精确的工具，可以利用电子在原子内能级跃迁产生的电磁波辐射来计时。“因此要让电磁波的信号准、源头准。”陈林说，电磁波的频率越高越稳定，原子钟的精度就越高，测出的时间就越准。让他印象深刻的是，单单为了测出电磁波信号的传输特征，一个小组在暗室就待了一个多月，不间断进行观测。

如果测不准会有什么影响？“给用户提供的位置就不准，不仅效率低，航天器运行成本也会增加。”让团队感到十分自豪的是，尽管走过了不少弯路，通过反复计算和实验，终于攻克了大尺度高动态弱信号接收处理等系列关键技术，验证了百万公里距离下的星间高精度测量通信能力。“当前的测量精度达到1米以内，并且我们是第一个从地面把这一精度测出来的。”

这并不容易。“我们起步较晚，但走得快。”2015年起，团队开始启动相关研究，十年磨一剑，从低轨到深空，在测量通信方面打下了坚实基础。

未来，计划再发射6颗卫星上去——靠近地球侧打两颗，月球侧两颗，DRO轨道有两颗。“届时地月空间星座空间构型更优，星间组网建链更为自由灵活，在提升定轨精度的同时，能够支持更多的服务对象。”团队说。

天基测定轨

为探月工程、在月球建立科考站作准备，未来还要建立从地表到深空的基础设施，形成以天基测定轨为主、地基跟踪测量数为辅的一整套测量测控体系，更多、更好地服务于地月空间的各种各样轨道的定轨、导航、授时，为我国将来开展大规模地月空间探索活动提供高效的解决方案。

川观新闻记者 宁宁

中国科学院空间应用工程与技术中心供图