嫦娥一號探月衛星承擔四大任務

2007年10月24日08:19  來源:人民網-京華時報

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嫦娥一號衛星兩側面示意圖。制圖 黃閔
嫦娥一號衛星兩側面示意圖。制圖 黃閔
  揮展18米的太陽翼 在距月球表面200千米飛翔

  除運載火箭系統之外,繞月探測工程還有衛星、發射場、測控和地面應用等四大系統。此次繞月探測工程衛星“嫦娥一號”,是我國第一顆月球探測衛星。它於2005年年底完成衛星初樣產品的研制和相關試驗,今年8月完成產品研制,並通過各項試驗考核驗証。

  -星系

  “嫦娥”須完成四項任務


  嫦娥一號衛星選用東方紅三號衛星平台,並進了適應性改造。其外形與東方紅三號衛星相似,衛星本體為一個2.22米×1.72 米×2.2米的六面體,兩側各裝有一個大型展開式太陽電池翼,當兩側太陽翼完全展開后,最大跨度可以達到18米,重量為2350千克,設計工作壽命為一年,將運行在距月球表面200千米高的極月圓軌道上(如圖)。

  據介紹,嫦娥一號衛星由9個分系統組成。嫦娥一號衛星將直接執行月球表面三維影像探測、月表化學元素與物質探測、月壤厚度探測和地月空間環境探測等4項科學任務。其中,衛星上的微波探測系統將負責探測月壤厚度﹔X射線譜儀將負責測量月球表面元素的種類和豐富程度﹔而星敏感器承擔對地、對星、對太陽的跟蹤﹔干涉成像光譜儀、CCD相機和激光高度計探頭共同承擔月球表面三維影像探測任務﹔太陽風離子探測器負責探測地月空間環境。

  專家介紹,我國的航天器已經到達的距地球最遠的距離為7萬公裡,而月球距地球38萬公裡,而且月球以及月球與地球和太陽的相對關系非常復雜,所以嫦娥一號衛星與一般的地球衛星有很大不同,在軌道設計、測控、制導導航與控制、熱控和數據接收天線研制等方面具有自己的特殊性和關鍵技術。

  比神舟六號多9倍指令

  月球探測工程中心副主任郝希凡在接受記者採訪時表示,嫦娥是我國傳載千年的一個美麗神話故事,寄予了人們的無數美好想,所以,在第一次繞月探測工程領導小組會議上,決定將我國的第一個月球探測衛星命名為嫦娥一號。

  北京航天飛行控制中心專家昨天(23日)也接受了記者採訪。專家透露, “嫦娥一號衛星飛行控制是目前我國發射的航天器中最復雜的。”

  嫦娥一號衛星燃料的重量約佔總重量的一半,奔月過程中需要下達各種指令2000多條。相比之下,我國發射的神舟六號飛船僅需3次左右的軌道控制,下達200至300條指令。

  征途中需10次保駕護航

  昨天,北京航天飛控中心總體室主任助理陳顯峰詳細介紹了衛星發動機10次點火控制的全過程:

  第一次點火,抬高近地點:火箭把衛星送入軌道約一天后,地面注入指令,衛星主發動機點火實施變軌,將近地點抬高到約600公裡,讓衛星經過測控站上方時速度相對減少,便於后續控制。

  第二、三、四次點火,讓衛星不斷加速:這3次變軌目的都是加速,每變軌一次,衛星的速度就增加一點,通過3次累積,衛星加速到10.916公裡/秒以上的進入地月轉移軌道的最低速度,向月球飛去。

  第五、六、七次點火,修正衛星的飛行方向:從地球扔一塊石頭到月球上的概率,相當於用步槍擊中20公裡外靶子靶心的難度。要知道,即使是奧運射擊冠軍,超過兩公裡也很難打中10環。因此,嫦娥一號衛星計劃在地月轉移段的第17小時、41小時、90小時前后,3次發動機點火進行中途修正。

  第八次點火,緊急“剎車”捕獲月球:當衛星終於看到月球的時候,如果不能成功“剎車”,就會沿切線與月球擦身而過,飛向距離地球200萬公裡以外的深空,永遠錯過與月球“約會”的機會。

  第九、十次點火,建立精確的繞月工作軌道:通過這兩次變軌,衛星建立起周期為127分鐘的繞月球兩極飛行的圓形軌道,完成調整姿態,使科學探測儀器對准月球進行探測,太陽帆板對准太陽吸收太陽能,天線對准地球傳輸數據和接收指令。至此,衛星完成總裡程100多萬公裡的奔月行程,開始科學探測工作。

  -發射系統

  萬事俱備 靜等“老天”幫忙


  在我國的3個航天發射場中,隻有西昌衛星發射中心具備發射長征三號甲等大推力火箭的能力,因此,西昌衛星發射中心責無旁貸地承擔了這一重任。西昌衛星發射中心組建以來,先后成功組織了“亞洲一號”“澳星”“風雲二號”等50多次國內外衛星的發射。

  嫦娥一號衛星為何選擇在10月底發射?西昌衛星發射中心氣象室高級工程師郭學文22日在接受記者採訪時說,除了天文學方面的考慮外,氣象條件也是重要因素,因為10月份是西昌發射衛星的“黃金季節”。

  西昌地區海拔高、緯度低、落區人口稀少,是發射衛星的理想地理位置,然而氣象條件卻是我國幾個衛星發射中心中最復雜的。場區處於我國三大強雷暴區之一的西南雷區邊緣,雷雨對流天氣多,對發射任務影響極大。“但進入10月份以后,影響發射場區氣象的不利因素逐步減少,氣象條件趨於穩定。”郭學文說,這為衛星的成功發射創造了有利條件,也是西昌發射衛星大多選擇在這一時段的原因。

  郭學文表示,“嫦娥”飛天必須具備這樣幾個氣象條件:第一,沒有強降水。在整個發射期間,也就是在4-8個小時內,不能有超過1毫米即小雨以上的降水。第二,無雷暴或閃電。第三,地面風不能大於14米/秒,也就是必須低於5級。“至於氣溫、能見度等,對‘嫦娥’飛天不會構成實質性影響。”郭學文說,“衛星發射准備已全部就緒,隻待老天幫忙。”

  -測控系統

  遙控操作“嫦娥一號”


  測控系統是繞月探測工程的一個重要組成部分,負責運載火箭發射和嫦娥一號衛星整個飛行任務期間的軌道測量、遙測監視、遙控操作和飛行控制,以及嫦娥一號衛星探測應用期間任務計劃的實施與操作管理,並通過高精度的測定軌,為地面應用系統科學探測數據的處理提供軌道數據保障。

  -地面應用系統

  接收“嫦娥”探測數據


  地面應用系統是唯一能接收嫦娥一號探測的科學數據的系統,它將承擔多項任務,這包括依據繞月探測工程的科學目標制定繞月探測工程的月球應用科學計劃﹔確定月球探測器中有效載荷的工作模式和探測計劃﹔調度月球探測衛星上的科學探測儀器進行數據的採集﹔並根據科學目標對嫦娥一號的軌道和姿態提出控制指標。

  -鏈接·探月方式

  我國探月起點較高


  人類對月球的探測迄今為止已有數十年的歷史,無人月球探測也經歷了多種方式。

  一是掠月探測。月球探測器從距離不等的月球近旁飛過,在飛過月球的短時間內,對月球表面進行攝像,或利用儀器測量月球的重力場、磁場或周圍輻射環境。這是最早的探月方式。

  二是硬著陸探測。月球探測器直接撞擊在月球表面,在墜落前的瞬間,可對月球表面進行近距離、高分辨率攝像,也可以測試月表的硬度等。

  三是繞月探測。月球探測器進入環繞月球飛行的軌道,在100千米至數百千米的高度上,在較長的時間裡,對大部分月面進行攝像和環境探測。

  四是軟著陸探測。探測器在月表面軟著陸,然后進行原位探測,或採用月球車在月面上巡游,對大范圍的月面進行現場考察。

  五是自動採樣並返回。探測器在月球上軟著陸,自動採集月球岩石和土壤樣品並返回地球,然后在實驗室對樣品進行精細的分析研究。

  我國的探月工程以高起點起步,嫦娥一號衛星直接採用繞月探測方式對月球進行探測。本版文字綜合新華社 本報記者 柳志卿 中國探月網

(責編:張文君)
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