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獨家解讀嫦娥一號第一次近月制動成功

人民網科技頻道 特別策劃    編輯:張文君

時 間:11月5日10:30
嘉 賓:魏延明  嫦娥一號衛星推進分系統主任設計師

 

 

“嫦娥一號”今天正式成為月球衛星

 

 

 

  人民網快訊:北京時間11月5日11時37分,嫦娥一號衛星經過1200秒的制動,第一次近月制動成功。

 

 

  嫦娥一號已成為一顆繞月衛星。

 

 [視頻直播] 〔文字實錄 [直播快訊]

 

·快訊:嫦娥一號第一次近月制動成功 [05日11:37]
·快訊:嫦娥一號制動即將完成 一切正常 [05日11:35]
·快訊:嫦娥制動速度已降至2617米 [05日11:32]
·快訊:嫦娥制動與設計理論值完全吻合 [05日11:30]
·快訊:嫦娥近月制動准備了19個預案 [05日11:26]

·快訊:嫦娥近月制動速度下降 姿態穩定 [05日11:22]
·快訊:嫦娥近月制動將持續22分鐘 [05日11:21]
·快訊:嫦娥近月制動數據一切正常 [05日11:19]
·快訊:嫦娥開始實施制動 [05日11:18]
·快訊:嫦娥一號第一次近月制動開始 [05日11:16]
·快訊:嫦娥近地制動預計還有1分鐘 [05日11:15]
·快訊:嫦娥一號目前距離月球隻有700多公裡 [05日11:10]
·快訊:嫦娥近地制動預計還有6分鐘 [05日11:05]
·快訊:嫦娥一號衛星根據參數調整姿態及軌控姿態 [05日10:49]
·嫦娥一號准備實施近月制動 [05日10:30]

 

解讀嫦娥一號進入月球軌道──被月球捕獲

嫦娥一號衛星

 

變軌示意圖

  如果太空是一片浩瀚的海洋,那麼月球就是離人類最近的島嶼。想出海,就必須先踏足這座島嶼。11月5日,嫦娥一號即將進入月球軌道,擺脫地球引力的束縛,走入月球引力。

 

    

   中國所有發射衛星 嫦娥一號衛星飛的最遠

 

  與中國已發射的近百顆人造衛星和六艘飛船相比,“嫦娥一號”將飛得更遠、更快。它的目的地是距地球38.4萬公裡之遙的月球,而“神舟”飛船的軌道離地面隻有300多公裡。

 

   在探月工程之前,中國把衛星送至的最遠距離大約是7萬公裡。

 

   

   進入環月軌道變軌難度極大

 

  在進入環月軌道前,“嫦娥一號”需要進行9至10次的變軌。其中最為關鍵的是進入地月轉移軌道時的變軌,以及進入環月軌道時的變軌。

 

  

  短暫瞬間 “嫦娥”一搏

 

  這兩次變軌均具有短暫性和惟一性的特點。如果控制不好,就會出現撞擊月球或飛離月球的可能。因為,“嫦娥一號”的飛行路線並不是一條直線,所以它的飛行距離遠不止38.4萬公裡。在這樣漫長、復雜的太空旅程中,軌道的設計以及途中對火箭和衛星的控制、測量都是需要面對的難關。

 

  飛得越遠,需要擺脫的地球引力束縛越大。根據物理學家的計算,要想把一個物體發射到太空中,至少要達到2.8萬公裡的時速(即第一宇宙速度7.9公裡/秒)才能進入近地軌道。

 

  精准VS速度 一 個也不能少 

 

  衛星在停泊軌道的速度大約是7.7公裡/秒,如果一下子加大到進入地月軌道時所需的10.9公裡/秒,速度的增幅過大,控制難度較大。但通過多次加速,經過幾個大橢圓軌道,每次速度提高一點,便於控制。同時,選擇最佳時機變軌,可以盡量減少對衛星速度的調節次數,降低能量的消耗。   

 

  除了軌道設計和控制系統之外,衛星是否適應此前沒有遇到過的深空環境以及實現長距離的通訊,都是將要面臨的考驗。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,嫦娥一號衛星將由地球衛星變為月球衛星。這一刻起,嫦娥一號衛星每時每刻都在創造中國航天的新高度   

 

  “地月大挪移” 意味著什麼 ?

 

  嫦娥一號衛星 第四次變軌是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。王也雋還表示,根據對地月空間環境中的流星、隕石或者空間碎片相應數據庫的計算,嫦娥一號在奔月軌道上碰不到它們。   

 

  嫦娥一號衛星是10月24日從西昌衛星發射中心成功升空的。截至 第四次變軌,她的實際飛行路程已達100多萬公裡。

 

  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。

    

     

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

 

嫦娥一號進入地月轉移軌道

 

 火箭運行軌道

 

 24日,西昌衛星發射中心,火箭運行軌道

 

 衛星發動機點火三維動畫

 

 北京航天飛行控制中心為嫦娥一號衛星變軌進行准備

 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:張文君)
 
 
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