2025年4月15日，在中國科學院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心主辦的“地月空間DRO探索研究學術(shù)研討會”上，科研團隊介紹了中國科學院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項“地月空間DRO探索研究”取得的部分重要成果。
專項部署研制的DRO-A/B兩顆衛(wèi)星，在抵達并駐留預(yù)定軌道后，已與先前發(fā)射的DRO-L近地軌道衛(wèi)星建立起星間測量通信鏈路。這標志著我國已成功構(gòu)建國際首個基于DRO的地月空間三星星座，為我國開發(fā)利用地月空間新疆域、空間科學前沿探索奠定了堅實的科技基礎(chǔ)。
▲地月空間三星組網(wǎng)
01
地月空間遠距離逆行軌道
地月空間是地球軌道向外拓展的新空域，距離地球最遠可達200萬千米。相對地球軌道空間，其三維空間范圍擴大上千倍。
遠距離逆行軌道（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。
其位于相對地月的勢能高位，是連接地球、月球和深空的交通樞紐，具有低能進入、穩(wěn)定停泊、低能全域可達等獨特屬性，是地月空間的天然港灣。
2017年，中國科學院空間應(yīng)用中心科研團隊率先闡明了地月空間DRO的獨特屬性和戰(zhàn)略價值，取得了一系列重要理論突破，刻畫了DRO的動力學相空間結(jié)構(gòu)，定量揭示了其低能入軌特性，并啟動了預(yù)先研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
2022年，中國科學院啟動實施A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項“地月空間DRO探索研究”。
02
太空救援，拯救雙星
▲DRO入軌
2024年2月3日，首顆試驗衛(wèi)星DRO-L，成功進入太陽同步軌道，并正常開展相關(guān)實驗。
3月13日， DRO-A/B雙星組合體發(fā)射升空，但衛(wèi)星未能準確進入預(yù)定軌道。
面對突如其來的變故，中國科學家團隊立即開始了一場驚心動魄的太空“衛(wèi)星極限生死救援”。
根據(jù)數(shù)據(jù)分析判斷，DRO-A/B衛(wèi)星組合體快速翻滾，工程團隊迅速制定應(yīng)急處置措施。
DRO-A/B實際進入的初始軌道遠地點高度僅為13.4萬千米，低于預(yù)先設(shè)計的29.2萬千米。
面對衛(wèi)星入軌高度嚴重不足的難題，3月15日，科研團隊決定雙星不分離，并迅速制定軌道重構(gòu)策略，通過雙星交替利用燃料抬升軌道高度。
3月18日、23日，工程團隊成功實施兩次近地點軌道機動補救控制，DRO-A/B衛(wèi)星高度被相繼抬高到24萬千米、38萬千米，越過“死亡線”。
4月2日，DRO-A/B衛(wèi)星成功實施關(guān)鍵奔月機動，進入預(yù)設(shè)低能地月轉(zhuǎn)移軌道。7月15日，DRO-A/B衛(wèi)星成功實施DRO入軌機動，準確進入預(yù)定任務(wù)軌道。
DRO-A/B衛(wèi)星歷經(jīng)123天飛行，航程約850萬千米，終于進入預(yù)定軌道，為后續(xù)的衛(wèi)星載荷在軌測試，提供了基本保障和有效支撐。
▲雙星低能入軌
03
地月空間探索開啟新紀元
2024年8月28日，DRO-A/B衛(wèi)星組合體成功分離，并雙星互相拍照確認。技術(shù)指標顯示，雙星能源平衡，平臺及載荷工作正常。
此后成功構(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。
▲DRO組網(wǎng)建鏈
至此，全球首個基于DRO的地月空間三星星座成功實現(xiàn)在軌部署，并持續(xù)在DRO軌道探索、新質(zhì)能力、地月尺度星間鏈路及載荷技術(shù)等方面，開展了在軌演示驗證和預(yù)定科學研究。地月空間DRO探索研究取得了一系列實質(zhì)性突破。
國際上首次實現(xiàn)航天器DRO低能耗入軌。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，并得到驗證。消耗極少燃料，即完成了地月轉(zhuǎn)移及DRO低能耗入軌，我國航天器首次實現(xiàn)低能耗地月轉(zhuǎn)移。這一突破顯著降低了地月空間進入成本，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117萬千米K頻段星間/星地微波測量通信鏈路，突破了地月空間大尺度星座構(gòu)建關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸。
國際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，我國成功驗證了衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星的天基測定軌新體制，在軌衛(wèi)星3小時星間測量數(shù)據(jù)，即實現(xiàn)了傳統(tǒng)方式2天跟蹤測量數(shù)據(jù)的定軌精度。顯著降低了地月空間航天器運行成本，為航天器高效運行開辟了新路徑。
來源：中國科學院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心
責任編輯：吳昊 曹旸
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