嫦娥一號(hào)探月衛(wèi)星承擔(dān)四大任務(wù)
除運(yùn)載火箭系統(tǒng)之外，繞月探測(cè)工程還有衛(wèi)星、發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控和地面應(yīng)用等四大系統(tǒng)。此次繞月探測(cè)工程衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”，是我國(guó)第一顆月球探測(cè)衛(wèi)星。它于2005年年底完成衛(wèi)星初樣產(chǎn)品的研制和相關(guān)試驗(yàn)，今年8月完成產(chǎn)品研制，并通過(guò)各項(xiàng)試驗(yàn)考核驗(yàn)證。 -衛(wèi)星系統(tǒng) “嫦娥”須完成四項(xiàng)任務(wù) 嫦娥一號(hào)衛(wèi)星選用東方紅三號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)，并進(jìn)行了適應(yīng)性改造。其外形與東方紅三號(hào)衛(wèi)星相似，衛(wèi)星本體為一個(gè)2.22米×1.72 米×2.2米的六面體，兩側(cè)各裝有一個(gè)大型展開(kāi)式太陽(yáng)電池翼，當(dāng)兩側(cè)太陽(yáng)翼完全展開(kāi)后，最大跨度可以達(dá)到18米，重量為2350千克，設(shè)計(jì)工作壽命為一年，將運(yùn)行在距月球表面200千米高的極月圓軌道上(如圖)。 據(jù)介紹，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星由9個(gè)分系統(tǒng)組成。嫦娥一號(hào)衛(wèi)星將直接執(zhí)行月球表面三維影像探測(cè)、月表化學(xué)元素與物質(zhì)探測(cè)、月壤厚度探測(cè)和地月空間環(huán)境探測(cè)等4項(xiàng)科學(xué)任務(wù)。其中，衛(wèi)星上的微波探測(cè)系統(tǒng)將負(fù)責(zé)探測(cè)月壤厚度；X射線譜儀將負(fù)責(zé)測(cè)量月球表面元素的種類和豐富程度；而星敏感器承擔(dān)對(duì)地、對(duì)星、對(duì)太陽(yáng)的跟蹤；干涉成像光譜儀、CCD相機(jī)和激光高度計(jì)探頭共同承擔(dān)月球表面三維影像探測(cè)任務(wù)；太陽(yáng)風(fēng)離子探測(cè)器負(fù)責(zé)探測(cè)地月空間環(huán)境。 專家介紹，我國(guó)的航天器已經(jīng)到達(dá)的距地球最遠(yuǎn)的距離為7萬(wàn)公里，而月球距地球38萬(wàn)公里，而且月球以及月球與地球和太陽(yáng)的相對(duì)關(guān)系非常復(fù)雜，所以嫦娥一號(hào)衛(wèi)星與一般的地球衛(wèi)星有很大不同，在軌道設(shè)計(jì)、測(cè)控、制導(dǎo)導(dǎo)航與控制、熱控和數(shù)據(jù)接收天線研制等方面具有自己的特殊性和關(guān)鍵技術(shù)。 比神舟六號(hào)多9倍指令 月球探測(cè)工程中心副主任郝希凡在接受記者采訪時(shí)表示，嫦娥是我國(guó)傳載千年的一個(gè)美麗神話故事，寄予了人們的無(wú)數(shù)美好夢(mèng)想，所以，在第一次繞月探測(cè)工程領(lǐng)導(dǎo)小組會(huì)議上，決定將我國(guó)的第一個(gè)月球探測(cè)衛(wèi)星命名為嫦娥一號(hào)。 北京航天飛行控制中心專家昨天也接受了記者采訪。專家透露， “嫦娥一號(hào)衛(wèi)星飛行控制是目前我國(guó)發(fā)射的航天器中最復(fù)雜的?！?/span> 嫦娥一號(hào)衛(wèi)星燃料的重量約占總重量的一半，奔月過(guò)程中需要下達(dá)各種指令2000多條。相比之下，我國(guó)發(fā)射的神舟六號(hào)飛船僅需3次左右的軌道控制，下達(dá)200至300條指令。 征途中需10次保駕護(hù)航 昨天，北京航天飛控中心總體室主任助理陳顯峰詳細(xì)介紹了衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)10次點(diǎn)火控制的全過(guò)程： 第一次點(diǎn)火，抬高近地點(diǎn)：火箭把衛(wèi)星送入軌道約一天后，地面注入指令，衛(wèi)星主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火實(shí)施變軌，將近地點(diǎn)抬高到約600公里，讓衛(wèi)星經(jīng)過(guò)測(cè)控站上方時(shí)速度相對(duì)減少，便于后續(xù)控制。 第二、三、四次點(diǎn)火，讓衛(wèi)星不斷加速：這3次變軌目的都是加速，每變軌一次，衛(wèi)星的速度就增加一點(diǎn)，通過(guò)3次累積，衛(wèi)星加速到10.916公里/秒以上的進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道的最低速度，向月球飛去。 第五、六、七次點(diǎn)火，修正衛(wèi)星的飛行方向：從地球扔一塊石頭到月球上的概率，相當(dāng)于用步槍擊中20公里外靶子靶心的難度。要知道，即使是奧運(yùn)射擊冠軍，超過(guò)兩公里也很難打中10環(huán)。因此，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星計(jì)劃在地月轉(zhuǎn)移段的第17小時(shí)、41小時(shí)、90小時(shí)前后，3次發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火進(jìn)行中途修正。 第八次點(diǎn)火，緊急“剎車”捕獲月球：當(dāng)衛(wèi)星終于看到月球的時(shí)候，如果不能成功“剎車”，就會(huì)沿切線與月球擦身而過(guò)，飛向距離地球200萬(wàn)公里以外的深空，永遠(yuǎn)錯(cuò)過(guò)與月球“約會(huì)”的機(jī)會(huì)。 第九、十次點(diǎn)火，建立精確的繞月工作軌道：通過(guò)這兩次變軌，衛(wèi)星建立起周期為127分鐘的繞月球兩極飛行的圓形軌道，完成調(diào)整姿態(tài)，使科學(xué)探測(cè)儀器對(duì)準(zhǔn)月球進(jìn)行探測(cè)，太陽(yáng)帆板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)吸收太陽(yáng)能，天線對(duì)準(zhǔn)地球傳輸數(shù)據(jù)和接收指令。至此，衛(wèi)星完成總里程100多萬(wàn)公里的奔月行程，開(kāi)始科學(xué)探測(cè)工作。 -發(fā)射系統(tǒng) 萬(wàn)事俱備 靜等“老天”幫忙 在我國(guó)的3個(gè)航天發(fā)射場(chǎng)中，只有西昌衛(wèi)星發(fā)射中心具備發(fā)射長(zhǎng)征三號(hào)甲等大推力火箭的能力，因此，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心責(zé)無(wú)旁貸地承擔(dān)了這一重任。西昌衛(wèi)星發(fā)射中心組建以來(lái)，先后成功組織了“亞洲一號(hào)”“澳星”“風(fēng)云二號(hào)”等50多次國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星的發(fā)射。 嫦娥一號(hào)衛(wèi)星為何選擇在10月底發(fā)射？西昌衛(wèi)星發(fā)射中心氣象室高級(jí)工程師郭學(xué)文22日在接受記者采訪時(shí)說(shuō)，除了天文學(xué)方面的考慮外，氣象條件也是重要因素，因?yàn)?0月份是西昌發(fā)射衛(wèi)星的“黃金季節(jié)”。 西昌地區(qū)海拔高、緯度低、落區(qū)人口稀少，是發(fā)射衛(wèi)星的理想地理位置，然而氣象條件卻是我國(guó)幾個(gè)衛(wèi)星發(fā)射中心中最復(fù)雜的。場(chǎng)區(qū)處于我國(guó)三大強(qiáng)雷暴區(qū)之一的西南雷區(qū)邊緣，雷雨對(duì)流天氣多，對(duì)發(fā)射任務(wù)影響極大?！暗M(jìn)入10月份以后，影響發(fā)射場(chǎng)區(qū)氣象的不利因素逐步減少，氣象條件趨于穩(wěn)定?！惫鶎W(xué)文說(shuō)，這為衛(wèi)星的成功發(fā)射創(chuàng)造了有利條件，也是西昌發(fā)射衛(wèi)星大多選擇在這一時(shí)段的原因。 郭學(xué)文表示，“嫦娥”飛天必須具備這樣幾個(gè)氣象條件：第一，沒(méi)有強(qiáng)降水。在整個(gè)發(fā)射期間，也就是在4-8個(gè)小時(shí)內(nèi)，不能有超過(guò)1毫米即小雨以上的降水。第二，無(wú)雷暴或閃電。第三，地面風(fēng)不能大于14米/秒，也就是必須低于5級(jí)?！爸劣跉鉁亍⒛芤?jiàn)度等，對(duì)‘嫦娥’飛天不會(huì)構(gòu)成實(shí)質(zhì)性影響?！惫鶎W(xué)文說(shuō)，“衛(wèi)星發(fā)射準(zhǔn)備已全部就緒，只待老天幫忙?！?/span> -測(cè)控系統(tǒng) 遙控操作“嫦娥一號(hào)” 測(cè)控系統(tǒng)是繞月探測(cè)工程的一個(gè)重要組成部分，負(fù)責(zé)運(yùn)載火箭發(fā)射和嫦娥一號(hào)衛(wèi)星整個(gè)飛行任務(wù)期間的軌道測(cè)量、遙測(cè)監(jiān)視、遙控操作和飛行控制，以及嫦娥一號(hào)衛(wèi)星探測(cè)應(yīng)用期間任務(wù)計(jì)劃的實(shí)施與操作管理，并通過(guò)高精度的測(cè)定軌，為地面應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)的處理提供軌道數(shù)據(jù)保障。 -地面應(yīng)用系統(tǒng) 接收“嫦娥”探測(cè)數(shù)據(jù) 地面應(yīng)用系統(tǒng)是唯一能接收嫦娥一號(hào)探測(cè)的科學(xué)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，它將承擔(dān)多項(xiàng)任務(wù)，這包括依據(jù)繞月探測(cè)工程的科學(xué)目標(biāo)制定繞月探測(cè)工程的月球應(yīng)用科學(xué)計(jì)劃；確定月球探測(cè)器中有效載荷的工作模式和探測(cè)計(jì)劃；調(diào)度月球探測(cè)衛(wèi)星上的科學(xué)探測(cè)儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集；并根據(jù)科學(xué)目標(biāo)對(duì)嫦娥一號(hào)的軌道和姿態(tài)提出控制指標(biāo)。 -鏈接·探月方式 我國(guó)探月起點(diǎn)較高 人類對(duì)月球的探測(cè)迄今為止已有數(shù)十年的歷史，無(wú)人月球探測(cè)也經(jīng)歷了多種方式。 一是掠月探測(cè)。月球探測(cè)器從距離不等的月球近旁飛過(guò)，在飛過(guò)月球的短時(shí)間內(nèi)，對(duì)月球表面進(jìn)行攝像，或利用儀器測(cè)量月球的重力場(chǎng)、磁場(chǎng)或周圍輻射環(huán)境。這是最早的探月方式。 二是硬著陸探測(cè)。月球探測(cè)器直接撞擊在月球表面，在墜落前的瞬間，可對(duì)月球表面進(jìn)行近距離、高分辨率攝像，也可以測(cè)試月表的硬度等。 三是繞月探測(cè)。月球探測(cè)器進(jìn)入環(huán)繞月球飛行的軌道，在100千米至數(shù)百千米的高度上，在較長(zhǎng)的時(shí)間里，對(duì)大部分月面進(jìn)行攝像和環(huán)境探測(cè)。 四是軟著陸探測(cè)。探測(cè)器在月表面軟著陸，然后進(jìn)行原位探測(cè)，或采用月球車在月面上巡游，對(duì)大范圍的月面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察。 五是自動(dòng)采樣并返回。探測(cè)器在月球上軟著陸，自動(dòng)采集月球巖石和土壤樣品并返回地球，然后在實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品進(jìn)行精細(xì)的分析研究。 我國(guó)的探月工程以高起點(diǎn)起步，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星直接采用繞月探測(cè)方式對(duì)月球進(jìn)行探測(cè)。
