我国近日成功构建国际首个基于DRO（远距离逆行轨道）的地月空间三星星座，开启了地月空间探索新纪元。大家对于探月可能比较熟悉，那么探索开发地月空间对我国航天事业的发展有何助益？新构建的三星星座进入常态化运行后，将承担哪些科研任务？我们请中国科学院空间应用工程与技术中心副研究员毛新愿来说一说。
地月空间是行星际生存的唯一跳板
地月空间指地球同步轨道以外、主要受地球和月球引力影响的三维宇宙空间，是从距离地球3.6万千米一直延伸到200万千米的巨大区域。这里不仅包括了地球到月球的广袤区域，以及整个月球正面和从地球上不可见的月球背面，还包括地球与月球引力平衡的拉格朗日点区域、各式各样的轨道族（指拥有相似轨道元素的卫星种群）等，比地球轨道空间扩大了上千倍。
地月空间是开启星际征程的必经之路，拥有丰富的物质、能源、轨道、环境等战略资源。往近看，地月空间在推动科学与技术发展、商业化月球资源开发、太空旅游等方面均蕴含着重大应用前景；往远看，地月空间是人类拓展生存空间的新疆域，是抵达火星乃至更远深空实现行星际生存的唯一跳板。
构建三星星座的DRO有什么特别
此次引起关注的地月空间三星星座，是基于DRO（Distant Retrograde Orbit，远距离逆行轨道）构建的，在国际上尚属首次。那这种轨道有什么特别之处，为何非它不可呢？
宇宙中任何一个物体都受到万有引力的作用，这也意味着它将受到这些力的驱使，运动在特定轨道上。广袤的地月空间内，地球和月球是最主要的引力源，在它们引力的共同驱使下，形成了不同的卫星飞行力学环境，进而造就了地球低轨道、地球同步轨道、共振轨道、晕轮轨道、冻结轨道、拉格朗日/平动点等。其中，有一类轨道名为DRO，它正是我国构建三星星座背后的主要舞台。
DRO因具有特殊的运动特性，被科学家称为远距离逆行轨道：“远距离”体现在距离地球31万-45万千米、距离月球7万-10万千米；“逆行”体现在从月球上看DRO的卫星是逆着走的，而在地球上看DRO的卫星和月球是顺着走的，即所谓的“顺行绕地、逆行绕月”。
DRO由于具有以下3个主要特点，成为地月空间的稀缺资源。
特点一：势能高地，全域可达。地球和月球这两个沉重的天体仿佛在宇宙的平静表面砸下两个大坑，两个大坑的边缘形成了巨大且广袤的势能高地，这就是DRO轨道族。在这里居高临下，俯瞰地月，是扼守地月与深空的十字路口，可利用势能优势轻易前往地月空间的任何角落。
特点二：受力平衡，长期稳定。卫星到达DRO这个地月空间内高地后，收获了一种极致的动力学平衡和稳定。从目前的理论研究和实际飞行实验来看，DRO任务实现百年稳定并不是梦。
特点三：蓄势待发，低能转移。DRO积蓄了足够大的引力势能，像一个蓄满能量的弹簧。卫星可以凭借较小的推进力进入弱稳定边界轨道，开展“以时间换能量”的低能转移变轨。
成功验证“卫星跟踪卫星”定轨新技术
在没有任何成功经验可借鉴的前提下，构建地月空间三星星座非常不容易。据中国科学院空间应用工程与技术中心副主任王强研究员介绍，2017年，科研团队率先启动地月空间DRO的独特属性和战略价值预先研究及关键技术攻关；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”，提出自主创新的地月空间大尺度三星星座方案；2024年2月3日，首颗卫星DRO-L发射，成功进入距离地球约500千米高的太阳同步轨道，并正常开展相关实验；2024年7月15日，DRO-A/B双星组合体最终准确进入预定DRO轨道。
2025年3月底，DRO-B卫星离开DRO奔向地月空间内大尺度的共振轨道，三颗卫星正式形成了从地球到月球的“地月灯塔”网络。实测数据表明，在轨卫星3小时星间测量数据，实现了传统方式2天跟踪测量数据的定轨精度，标志着我国首次成功验证了卫星跟踪卫星的天基测定轨新体制。
目前，DRO已被证实可用于卫星跟踪卫星天基自主定轨技术应用，以及三星组网的星间星地通信实验等。同时，它的低能量转移特性能够实现节省燃料进入、长期驻留、容易离开，非常适合担任月球和深空任务的中转站。例如，将DRO作为探测近地小行星或火星卫星的临时驻留轨道，可降低任务复杂度，这无论对于无人还是载人任务，都有无可取代的重要意义。或许，当人类实现“行星际”生存时，DRO就是我们出发的下一站。
（供图：中国科学院空间应用工程与技术中心、视觉中国）
来源：北京日报客户端
记者：汪丹
