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新聞資訊

【光明日報】我國成功構(gòu)建地月空間三星星座

2025-04-19 

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【光明日報】我國成功構(gòu)建地月空間三星星座(圖1)

  ——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

  1949年,伴隨著新中國的誕生,中國科學(xué)院成立。作為國家在科學(xué)技術(shù)方面的最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和全國自然科學(xué)與高新技術(shù)的綜合研究與發(fā)展中心,建院以來,中國科學(xué)院時刻牢記使命,與科學(xué)共進(jìn),與祖國同行,以國家富強(qiáng)、人民幸福為己任,人才輩出,碩果累累,為我國科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家安全做出了不可替代的重要貢獻(xiàn)。更多簡介 +

  中國科學(xué)院院級科技專項體系包括戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、重點部署科研專項、科技人才專項、科技合作專項、科技平臺專項5類一級專項,實行分類定位、分級管理。

  為方便科研人員全面快捷了解院級科技專項信息并進(jìn)行項目申報等相關(guān)操作,特搭建中國科學(xué)院院級科技專項信息管理服務(wù)平臺。了解科技專項更多內(nèi)容,請點擊進(jìn)入→

  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(簡稱“中國科大”)于1958年由中國科學(xué)院創(chuàng)建于北京,1970年學(xué)校遷至安徽省合肥市。中國科大堅持“全院辦校、所系結(jié)合”的辦學(xué)方針,是一所以前沿科學(xué)和高新技術(shù)為主、兼有特色管理與人文學(xué)科的研究型大學(xué)。

  中國科學(xué)院大學(xué)(簡稱“國科大”)始建于1978年,其前身為中國科學(xué)院研究生院,2012年更名為中國科學(xué)院大學(xué)。國科大實行“科教融合”的辦學(xué)體制,與中國科學(xué)院直屬研究機(jī)構(gòu)在管理體制、師資隊伍、培養(yǎng)體系、科研工作等方面共有、共治、共享、共贏,是一所以研究生教育為主的獨具特色的研究型大學(xué)。

  上海科技大學(xué)(簡稱“上科大”),由上海市人民政府與中國科學(xué)院共同舉辦、共同建設(shè),由上海市人民政府主管,2013年經(jīng)教育部正式批準(zhǔn)。上科大秉持“服務(wù)國家發(fā)展戰(zhàn)略,培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才”的辦學(xué)方針,實現(xiàn)科技與教育、科教與產(chǎn)業(yè)、科教與創(chuàng)業(yè)的融合,是一所小規(guī)模、高水平、國際化的研究型、創(chuàng)新型大學(xué)。

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  中國科學(xué)院4月15日召開“地月空間DRO探索研究學(xué)術(shù)研討會”。會上宣布,由中國科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項“地月空間DRO探索研究”部署研制的DRO-A/B兩顆衛(wèi)星,在抵達(dá)并駐留地月空間“遠(yuǎn)距離逆行軌道(DRO)”后,已與先前發(fā)射的DRO-L近地軌道衛(wèi)星建立星間測量通信鏈路。這標(biāo)志著我國已成功構(gòu)建國際首個基于DRO的地月空間三星星座,并取得多項原創(chuàng)性重要成果,為我國開發(fā)利用地月空間,引領(lǐng)空間科學(xué)前沿探索奠定了堅實基礎(chǔ)。

  研討會由專項工程總體單位中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心(以下簡稱“中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心”)主辦。中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心負(fù)責(zé)DRO低能入軌飛行任務(wù)總體設(shè)計、抓總載荷研制系統(tǒng)及地面應(yīng)用系統(tǒng)研制建設(shè),中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)抓總衛(wèi)星研制,北京航天飛行控制中心負(fù)責(zé)衛(wèi)星測控。

  中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心研究員王文彬說:“DRO是地月空間中一類十分獨特的有界周期軌道族,順行繞地、逆行繞月。其中,位于相對地月的勢能高位軌道族,是連接地球、月球和深空的交通樞紐,具有低能進(jìn)入、穩(wěn)定停泊、低能全域可達(dá)等獨特屬性,是地月空間的天然良港?!?

  地月空間大尺度三星星座規(guī)劃由我國科學(xué)家獨立提出,2024年2月3日發(fā)射了首顆衛(wèi)星DRO-L,成功進(jìn)入太陽同步軌道并正常開展相關(guān)實驗。2024年3月13日,DRO-A/B雙星組合體在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。由于發(fā)射異常,雙星組合體未準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道,但科研團(tuán)隊成功緊急實施了多次近地點軌道機(jī)動補(bǔ)救控制,雙星組合體在歷經(jīng)近850萬公里航程后,最終準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道,為后續(xù)衛(wèi)星載荷在軌測試提供了基本保障和有效支撐。

  中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心副主任、“地月空間DRO探索研究”先導(dǎo)專項工程副總指揮王強(qiáng)介紹,2024年8月28日,DRO-A/B衛(wèi)星組合體成功分離;8月30日,DRO-A、DRO-B衛(wèi)星分別與DRO-L衛(wèi)星成功構(gòu)建K頻段微波星間測量通信鏈路,驗證了三星互聯(lián)互通的組網(wǎng)模式,“組網(wǎng)成功后,已持續(xù)開展了多項前沿科學(xué)實驗及新技術(shù)試驗,推動地月空間DRO探索研究取得了一系列實質(zhì)性突破”。

  地月空間是指從地球低軌延伸至月球(約38萬公里)以及遠(yuǎn)至200萬公里的空間。在這片空間探索的新“藍(lán)?!敝?,有一類非常重要的軌道——遠(yuǎn)距離逆行軌道(DRO)。它是三體動力學(xué)軌道,距離地球約31萬至45萬公里,距離月球約7萬至10萬公里,衛(wèi)星在這里順行繞地、逆行繞月。中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心(以下簡稱“中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心”)研究員王文彬說:“這一軌道位于地月空間的勢能高地,是連接地球、月球、深空的‘十字路口’?!?

  4月15日,我國科學(xué)家在地月空間DRO探索研究學(xué)術(shù)研討會上披露:我國在上述重要戰(zhàn)略軌道上率先構(gòu)建了由3顆衛(wèi)星組成的地月空間三星星座,并取得多項原創(chuàng)性重要成果,為和平開發(fā)利用地月空間、引領(lǐng)空間科學(xué)前沿探索奠定了堅實基礎(chǔ)。

  王文彬把DRO稱為地月空間“天然良港”,認(rèn)為該軌道有三大獨特優(yōu)勢:低能入軌,用較少能源就能將衛(wèi)星送入軌道;穩(wěn)定停泊,“地月空間很多地方是不太穩(wěn)定的,但這一軌道比較穩(wěn)定,衛(wèi)星用很少能源就能在軌道穩(wěn)定運(yùn)行”;全域可達(dá),是連接地球、月球和深空的交通樞紐,“不僅可以幫助我們探索月球,還能成為深空探索的中轉(zhuǎn)站”。

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  中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心副主任、“地月空間DRO探索研究”先導(dǎo)專項工程副總指揮王強(qiáng)說:“地月空間DRO有望成為空間科學(xué)探索的新疆域、部署空間應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施的新高地、支持載人深空探索的新起點,因此受到各航天大國的高度關(guān)注?!?

  中國科學(xué)家從2017年就開始關(guān)注這一空域。王強(qiáng)介紹,2017年,中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心科研團(tuán)隊通過多年應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究,率先闡明地月空間DRO的獨特屬性和戰(zhàn)略價值,啟動預(yù)先研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān);2022年2月,中國科學(xué)院啟動實施A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項“地月空間DRO探索研究”,創(chuàng)新性提出地月空間大尺度三星星座規(guī)劃;2024年2月3日,該先導(dǎo)專項首顆試驗衛(wèi)星DRO-L成功進(jìn)入太陽同步軌道并正常開展相關(guān)實驗;2024年3月13日,DRO-A/B雙星組合體在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,雖然最初未能準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道,但在科研團(tuán)隊的努力下終于入軌。

  中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心研究員張皓把DRO-A/B稱為“星堅強(qiáng)”。面對衛(wèi)星未能入軌的突發(fā)情況,科研團(tuán)隊開始了一場驚心動魄的太空“衛(wèi)星極限生死救援”?!澳菚r非常緊張,我們工程團(tuán)隊馬上進(jìn)入狀態(tài),迅速制定應(yīng)急處置措施,緊急上注姿態(tài)控制命令、有效實現(xiàn)速率阻尼、建立太陽翼對日姿態(tài)、成功實現(xiàn)星上蓄電池充放電平衡……”

  從2024年3月13日到8月28日,共計167個晝夜。雙星暫不分離、繞月橢圓全局重構(gòu)、地月轉(zhuǎn)移局部重構(gòu)……這個平均年齡只有30歲的科研團(tuán)隊,終于將DRO-A/B衛(wèi)星送入預(yù)定任務(wù)軌道。“這一年,我們成功實施了一次史詩級的救‘星’任務(wù)?!敝袊茖W(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院正高級工程師張軍說。

  終于,在2024年8月28日,工程團(tuán)隊通過遠(yuǎn)程操控讓DRO-A/B衛(wèi)星組合體成功分離,且處于同軌編隊伴飛狀態(tài)。分離30分鐘內(nèi),雙星互相拍照。張軍回憶:“這不僅讓我們對衛(wèi)星太陽翼受損情況有了清晰了解,更為重要的是,技術(shù)指標(biāo)顯示,分離后雙星能源平衡,平臺及載荷工作正常。當(dāng)時,測控大廳內(nèi)響起一片歡呼!”

  “本次地月空間DRO探索研究取得一系列實質(zhì)性突破,包括多項‘國際首次’?!蓖鯊?qiáng)說。

  ——國際上首次實現(xiàn)航天器DRO低能耗入軌。中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心科研團(tuán)隊在多年地月空間航天動力學(xué)與空間探索研究基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性提出以飛行時間換取更大載荷重量和應(yīng)急處置裕度的設(shè)計理念,并在該先導(dǎo)專項中得到驗證,最終消耗傳統(tǒng)手段1/5的極少燃料,完成地月轉(zhuǎn)移及DRO低能耗入軌。這是我國航天器首次實現(xiàn)低能耗地月轉(zhuǎn)移,相關(guān)突破顯著降低地月空間進(jìn)入成本,為大規(guī)模地月空間開發(fā)利用開辟了新路徑。

  ——國際上首次驗證117萬公里K頻段星間/星地微波測量通信鏈路,突破地月空間大尺度星座構(gòu)建核心關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

  ——國際上首次驗證地月空間衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星定軌導(dǎo)航新質(zhì)能力。隨著三星互聯(lián)組網(wǎng)成功,我國成功驗證衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星的天基測定軌新體制,通過在軌衛(wèi)星3小時星間測量數(shù)據(jù),即實現(xiàn)傳統(tǒng)方式2天跟蹤測量數(shù)據(jù)的定軌精度。這一突破顯著降低了地月空間航天器運(yùn)行成本、大幅提升了運(yùn)行效率,為航天器高效運(yùn)行開辟了新路徑。

  據(jù)悉,DRO-B衛(wèi)星已于2025年3月底開始實施地月巡航機(jī)動任務(wù),正在向共振軌道可控轉(zhuǎn)移。王強(qiáng)介紹,未來,我國科研團(tuán)隊將秉持和平利用太空的理念,進(jìn)一步研究地月空間復(fù)雜多樣的三體軌道問題,認(rèn)識和掌握地月空間環(huán)境演化規(guī)律;利用DRO長期穩(wěn)定性,部署E-18量級的原子光鐘,支持量子力學(xué)、原子物理等領(lǐng)域基本科學(xué)問題研究,并開展廣義相對論更高精度的驗證等。

  中國科學(xué)院4月15日召開“地月空間DRO探索研究學(xué)術(shù)研討會”。會上宣布,由中國科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項“地月空間DRO探索研究”部署研制的DRO-A/B兩顆衛(wèi)星,在抵達(dá)并駐留地月空間“遠(yuǎn)距離逆行軌道(DRO)”后,已與先前發(fā)射的DRO-L近地軌道衛(wèi)星建立星間測量通信鏈路。這標(biāo)志著我國已成功構(gòu)建國際首個基于DRO的地月空間三星星座,并取得多項原創(chuàng)性重要成果,為我國開發(fā)利用地月空間,引領(lǐng)空間科學(xué)前沿探索奠定了堅實基礎(chǔ)。研討會由專項工程總體單位中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心(以下簡稱“中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心”)主辦。中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心負(fù)責(zé)DRO低能入軌飛行任務(wù)總體設(shè)計、抓總載荷研制系統(tǒng)及地面應(yīng)用系統(tǒng)研制建設(shè),中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)抓總衛(wèi)星研制,北京航天飛行控制中心負(fù)責(zé)衛(wèi)星測控。中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心研究員王文彬說:“DRO是地月空間中一類十分獨特的有界周期軌道族,順行繞地、逆行繞月。其中,位于相對地月的勢能高位軌道族,是連接地球、月球和深空的交通樞紐,具有低能進(jìn)入、穩(wěn)定停泊、低能全域可達(dá)等獨特屬性,是地月空間的天然良港?!钡卦驴臻g大尺度三星星座規(guī)劃由我國科學(xué)家獨立提出,2024年2月3日發(fā)射了首顆衛(wèi)星DRO-L,成功進(jìn)入太陽同步軌道并正常開展相關(guān)實驗。2024年3月13日,DRO-A/B雙星組合體在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。由于發(fā)射異常,雙星組合體未準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道,但科研團(tuán)隊成功緊急實施了多次近地點軌道機(jī)動補(bǔ)救控制,雙星組合體在歷經(jīng)近850萬公里航程后,最終準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道,為后續(xù)衛(wèi)星載荷在軌測試提供了基本保障和有效支撐。中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心副主任、“地月空間DRO探索研究”先導(dǎo)專項工程副總指揮王強(qiáng)介紹,2024年8月28日,DRO-A/B衛(wèi)星組合體成功分離;8月30日,DRO-A、DRO-B衛(wèi)星分別與DRO-L衛(wèi)星成功構(gòu)建K頻段微波星間測量通信鏈路,驗證了三星互聯(lián)互通的組網(wǎng)模式,“組網(wǎng)成功后,已持續(xù)開展了多項前沿科學(xué)實驗及新技術(shù)試驗,推動地月空間DRO探索研究取得了一系列實質(zhì)性突破”。開啟地月空間探索新紀(jì)元地月空間是指從地球低軌延伸至月球(約38萬公里)以及遠(yuǎn)至200萬公里的空間。在這片空間探索的新“藍(lán)海”中,有一類非常重要的軌道——遠(yuǎn)距離逆行軌道(DRO)。它是三體動力學(xué)軌道,距離地球約31萬至45萬公里,距離月球約7萬至10萬公里,衛(wèi)星在這里順行繞地、逆行繞月。中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心(以下簡稱“中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心”)研究員王文彬說:“這一軌道位于地月空間的勢能高地,是連接地球、月球、深空的‘十字路口’?!?月15日,我國科學(xué)家在地月空間DRO探索研究學(xué)術(shù)研討會上披露:我國在上述重要戰(zhàn)略軌道上率先構(gòu)建了由3顆衛(wèi)星組成的地月空間三星星座,并取得多項原創(chuàng)性重要成果,為和平開發(fā)利用地月空間、引領(lǐng)空間科學(xué)前沿探索奠定了堅實基礎(chǔ)。“天然良港”成為科學(xué)應(yīng)用新空域王文彬把DRO稱為地月空間“天然良港”,認(rèn)為該軌道有三大獨特優(yōu)勢:低能入軌,用較少能源就能將衛(wèi)星送入軌道;穩(wěn)定停泊,“地月空間很多地方是不太穩(wěn)定的,但這一軌道比較穩(wěn)定,衛(wèi)星用很少能源就能在軌道穩(wěn)定運(yùn)行”;全域可達(dá),是連接地球、月球和深空的交通樞紐,“不僅可以幫助我們探索月球,還能成為深空探索的中轉(zhuǎn)站”。中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心副主任、“地月空間DRO探索研究”先導(dǎo)專項工程副總指揮王強(qiáng)說:“地月空間DRO有望成為空間科學(xué)探索的新疆域、部署空間應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施的新高地、支持載人深空探索的新起點,因此受到各航天大國的高度關(guān)注?!敝袊茖W(xué)家從2017年就開始關(guān)注這一空域。王強(qiáng)介紹,2017年,中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心科研團(tuán)隊通過多年應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究,率先闡明地月空間DRO的獨特屬性和戰(zhàn)略價值,啟動預(yù)先研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān);2022年2月,中國科學(xué)院啟動實施A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項“地月空間DRO探索研究”,創(chuàng)新性提出地月空間大尺度三星星座規(guī)劃;2024年2月3日,該先導(dǎo)專項首顆試驗衛(wèi)星DRO-L成功進(jìn)入太陽同步軌道并正常開展相關(guān)實驗;2024年3月13日,DRO-A/B雙星組合體在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,雖然最初未能準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道,但在科研團(tuán)隊的努力下終于入軌。“一次史詩級的救‘星’任務(wù)”中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心研究員張皓把DRO-A/B稱為“星堅強(qiáng)”。面對衛(wèi)星未能入軌的突發(fā)情況,科研團(tuán)隊開始了一場驚心動魄的太空“衛(wèi)星極限生死救援”?!澳菚r非常緊張,我們工程團(tuán)隊馬上進(jìn)入狀態(tài),迅速制定應(yīng)急處置措施,緊急上注姿態(tài)控制命令、有效實現(xiàn)速率阻尼、建立太陽翼對日姿態(tài)、成功實現(xiàn)星上蓄電池充放電平衡……”從2024年3月13日到8月28日,共計167個晝夜。雙星暫不分離、繞月橢圓全局重構(gòu)、地月轉(zhuǎn)移局部重構(gòu)……這個平均年齡只有30歲的科研團(tuán)隊,終于將DRO-A/B衛(wèi)星送入預(yù)定任務(wù)軌道?!斑@一年,我們成功實施了一次史詩級的救‘星’任務(wù)?!敝袊茖W(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院正高級工程師張軍說。終于,在2024年8月28日,工程團(tuán)隊通過遠(yuǎn)程操控讓DRO-A/B衛(wèi)星組合體成功分離,且處于同軌編隊伴飛狀態(tài)。分離30分鐘內(nèi),雙星互相拍照。張軍回憶:“這不僅讓我們對衛(wèi)星太陽翼受損情況有了清晰了解,更為重要的是,技術(shù)指標(biāo)顯示,分離后雙星能源平衡,平臺及載荷工作正常。當(dāng)時,測控大廳內(nèi)響起一片歡呼!”未來將涌現(xiàn)更多“國際首次”“本次地月空間DRO探索研究取得一系列實質(zhì)性突破,包括多項‘國際首次’?!蓖鯊?qiáng)說?!獓H上首次實現(xiàn)航天器DRO低能耗入軌。中國科學(xué)院空間應(yīng)用中心科研團(tuán)隊在多年地月空間航天動力學(xué)與空間探索研究基礎(chǔ)上,創(chuàng)新性提出以飛行時間換取更大載荷重量和應(yīng)急處置裕度的設(shè)計理念,并在該先導(dǎo)專項中得到驗證,最終消耗傳統(tǒng)手段1/5的極少燃料,完成地月轉(zhuǎn)移及DRO低能耗入軌。這是我國航天器首次實現(xiàn)低能耗地月轉(zhuǎn)移,相關(guān)突破顯著降低地月空間進(jìn)入成本,為大規(guī)模地月空間開發(fā)利用開辟了新路徑?!獓H上首次驗證117萬公里K頻段星間/星地微波測量通信鏈路,突破地月空間大尺度星座構(gòu)建核心關(guān)鍵技術(shù)瓶頸?!獓H上首次驗證地月空間衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星定軌導(dǎo)航新質(zhì)能力。隨著三星互聯(lián)組網(wǎng)成功,我國成功驗證衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星的天基測定軌新體制,通過在軌衛(wèi)星3小時星間測量數(shù)據(jù),即實現(xiàn)傳統(tǒng)方式2天跟蹤測量數(shù)據(jù)的定軌精度。這一突破顯著降低了地月空間航天器運(yùn)行成本、大幅提升了運(yùn)行效率,為航天器高效運(yùn)行開辟了新路徑。據(jù)悉,DRO-B衛(wèi)星已于2025年3月底開始實施地月巡航機(jī)動任務(wù),正在向共振軌道可控轉(zhuǎn)移。王強(qiáng)介紹,未來,我國科研團(tuán)隊將秉持和平利用太空的理念,進(jìn)一步研究地月空間復(fù)雜多樣的三體軌道問題,認(rèn)識和掌握地月空間環(huán)境演化規(guī)律;利用DRO長期穩(wěn)定性,部署E-18量級的原子光鐘,支持量子力學(xué)、原子物理等領(lǐng)域基本科學(xué)問題研究,并開展廣義相對論更高精度的驗證等。(原載于《光明日報》 2025-04-17 08版)