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獨家解讀嫦娥一號探月衛星之“變軌”

人民網科技頻道 特別策劃

快訊: 嫦娥一號第4次變軌成功 進入地月轉移軌道

 

 

  新華社北京10月31日電(記者田兆運、王玉山、李宣良)北京時間31日17時28分,嫦娥一號衛星成功實施第三次近地點變軌,順利進入地月轉移軌道,開始飛向月球。這也是衛星入軌后的第四次變軌。

  北京時間17時15分,嫦娥一號衛星接到指令,發動機工作784秒后,正常關機。北京飛控中心對各項測量數據的計算表明,衛星變軌成功,由繞地飛行軌道順利進入地月轉移軌道。

  北京飛控中心總工程師王也雋介紹說,這是嫦娥一號衛星繞地軌道的最后一次變軌,變軌成功與否直接決定衛星能否順利進入地月轉移軌道與月球交會,是這次繞月探測工程的一個關鍵點。這種軌道控制在我國航天測控史上是第一次實施,對於計算和控制都有很高的要求。

  這次變軌成功,表明我國航天測控技術實現新的突破,意味著嫦娥一號衛星脫離地球的懷抱,開始奔月旅程。

  進入地月轉移軌道后,嫦娥一號衛星將飛行約114小時,在11月5日到達月球。在衛星奔向月球的飛行過程中,北京航天飛行控制中心將根據測定軌的情況進行2至3次中途修正,使衛星能夠按照預定的設計要求到達近月點。[詳細]

解讀嫦娥一號“地月大挪移”

嫦娥一號衛星

 

變軌示意圖

 

 

看地球最后一眼 嫦娥一去不復返

 

  就像一隻眷念著不願離家的鳥,嫦娥一號在繞地球七圈之后,終於下定決心,義無反顧地踏上了奔向月球的旅程。

 

  這之前,她已經在漫長的太空盤旋了約168個小時。

 


  軌道變換 ,奔向月球的力量來源

  

  衛星上安裝的13台發動機將隨時為衛星奔月提供不竭動力。在嫦娥一號衛星上,推進分系統配置了1台大推力的變軌發動機和12台小推力的推力器。12台推力器分成A、B兩分支,每分支6台互為備份。

 

  在嫦娥一號奔月的過程中,運載火箭將衛星送入繞地球飛行的大橢圓軌道后,衛星的推進分系統就開始工作,經過1次遠地點和3次近地點變軌,使衛星進入地月轉移軌道,再經過2—3次中途修正和3次近月制動,將探測器送入繞月軌道。在隨后衛星的1年壽命期內,還需要定期進行位置保持控制和姿態控制。

    

    為了保持“嫦娥”奔月有足夠的動力,在總重為2350公斤的衛星中,有約1200公斤是攜帶的燃料。

 

  “變軌”重要性

 

  24日18時29分,星箭成功分離之后,嫦娥一號衛星進入近地點為205公裡,遠地點為50930公裡,周期為16小時的超地球同步軌道。衛星在這個軌道上“奔跑”一圈半后,預計於25日下午進行第一次變軌。變軌后,衛星軌道近地點將抬高到離地球約600公裡的地方。衛星和運載火箭分離后,需要4次變軌,才能逐步加速到地月轉移軌道的入口速度。每次近地點加速的時間隻有短短的幾分鐘,必須在短時間內及時向衛星發出指令,而衛星發動機必須精確響應,否則衛星就有可能飛向別的方向。

    

     

模擬動畫:探月全過程

 

     

              第一次遠地點變軌

 

第一次近地點變軌

 

第二次近地點變軌

 

嫦娥發射路線

 

     

 

 嫦娥一號征途中需10次保駕護航

 
  

    嫦娥一號衛星成功實施第一次變軌

 

  “嫦娥一號”於北京時間25日17時55分成功實施第一次點火變軌。變軌后,“嫦娥一號”的近地點高度將從200公裡提高到600公裡,以增大地面測控弧段。這次變軌先由地面注入指令,衛星上推力為50牛頓的調姿發動機開始點火,約4分鐘后,推力為490牛頓的主發動機點火實施變軌。按照計劃,“嫦娥一號”將繼續在16小時軌道飛行一圈半。10月26日下午,當衛星再次到達近地點時,進行第二次點火加速,進入遠地點高度為71000千米的24小時軌道。

 

 
  

     嫦娥一號衛星成功實施第二次變軌

 

  26日17時33分,北京航天飛行控制中心向嫦娥一號衛星發出指令,開始實施第二次變軌。這是衛星的第一次近地點變軌。11分鐘后,遠望三號測量船傳來消息,衛星變軌成功。變軌前,北京飛控中心對軌道參數及控制參數進行了精確計算,隨后向在太空飛行了3圈、處於近地點的嫦娥一號衛星發送了高精度控制指令,衛星主發動機准時點火,使衛星進入24小時周期軌道,遠地點高度由5萬多公裡提高到7萬多公裡。這次變軌為衛星在預定時間到達設計的地月轉移入口點創造了條件。

 
 

   嫦娥一號29日將實施入軌后的第三次變軌

 

  29日18時左右,嫦娥一號衛星將實施入軌后第三次變軌。衛星進入這一軌道后,星上搭載的紫外敏感器將擇機開始對地球和月球成像。   

  從27日開始,我國的USB──VLBI綜合測定軌系統所屬的各測控站、船以及4個天文觀測站已全面啟動,對嫦娥一號衛星實施跟蹤測控。衛星在第二次近地點實施變軌時,由於要將遠地點高度由7萬多公裡抬高到12萬多公裡,衛星上的主發動機點火時間將比第一次變軌時間更長,推力更大。衛星進入48小時周期軌道后,星上搭載的紫外敏感器將擇機開始對地球和月球成像,等進入繞月軌道后再將數據傳回地面。   

 
 

   嫦娥一號衛星發動機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。>>>詳細

“嫦娥奔月”十大關節點

 
關節點一:發射
10月24日發射升空
關節點二:入軌
起飛后繞地球飛行
關節點三:變軌
25日第一次 26日 29日
關節點四:奔月
已7天熱身31日正式奔月
關節點五:修正
地面指令下軌道修正
關節點六:制動
11月5日減速“剎車”
 
 
來源:人民網科技 (責任編輯:馬麗)
 
 
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