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獨家解讀嫦娥一號第二次近月制動成功

人民網科技頻道 特別策劃   

 

“嫦娥一號”第二次近月制動成功實施

 

  人民網快訊:北京時間11月6日11時35分,北京航天飛行控制中心對嫦娥一號衛星成功實施了第二次近月制動,衛星順利進入周期為3.5小時的環月小橢圓軌道。

  11時21分,衛星發動機准時點火,工作14分鐘后,正常關機。嫦娥一號速度進一步降低,衛星軌道遠月點高度由8600公裡降至1700公裡。預計衛星在環月小橢圓軌道上運行6圈 。

 
  據介紹,第二次近月制動主要目的是使嫦娥一號進一步降低飛行速度,使其進入“過渡”軌道,從而為衛星最終進入工作軌道做准備。嫦娥一號衛星共進行3次近月制動,是根據衛星上發動機的推力設計的。這樣,不僅能夠減小每次控制量,而且能夠有效節約衛星攜帶的燃料,延長衛星使用壽命。

  另據了解,11月7日,嫦娥一號衛星將進行最后一次近月制動,以便衛星順利進入高度為200公裡、周期為127分鐘的工作軌道。通過在軌測試后,衛星再開始進行各項科學探測活動。
[詳細]

 

動態回顧

 

·快訊:嫦娥一號衛星第二次近月制動成功 [06日11:37]
·快訊:“嫦娥”發動機關機 軌控結束 [06日11:36]
·快訊:嫦娥第二次近月制動離完成還有1分鐘 [06日11:35]
·快訊:嫦娥與目標軌道越來越靠近 運行平穩 [06日11:33]
·快訊:“嫦娥”速度已降至離近月點217公裡 [06日11:32]
·快訊:嫦娥一號仍降速 制動過程一切正常 [06日11:23]
·快訊:發動機開機 軌控開始 [06日11:22]
·快訊:嫦娥一號小發動機已經點火 [06日11:20]
·快訊:嫦娥一號靠近近月點 距離300多公裡 [06日11:17]

·快訊:嫦娥一號開始實施第二次近月制動 [06日11:14]
·快訊:嫦娥一號第二次近月制動正在實施 [06日11:14]
·嫦娥一號今日11時許進行第二次近月制動 [06日11:12]

 

 

  

巧裝奔月路途上的“剎車片”

嫦娥一號衛星

 

變軌示意圖


  從地球起飛的嫦娥一號衛星在地月轉移軌道上經過4天多的“長途跋涉”,終於來到了距月球約4000公裡的近月點。而此時的衛星,卻處在“人生抉擇的十字路口”。

 

  因為,到達近月點后,衛星進入了以月球的月心為焦點的雙曲線軌道。由於月球引力的影響,如果任由衛星在這條雙曲線軌道上飛行,它將飛離月球,同時無法回到地月轉移軌道而錯過地球,通向未來的將是茫茫的宇宙深處。

  為了消除嫦娥一號衛星可能存在的“見異思遷”的“私心雜念”,使其順利進入環月工作軌道,專家們進行了大量的研究,制定了詳細的控制方案和故障對策,為其設計了特殊的“剎車片”:近月點的三次剎車。通過這三次剎車,衛星能順利進入月球引力場,從而被月球捕獲,而其軌道也逐步由周期為12小時的環月橢圓軌道轉變成周期為127分鐘的環月圓軌道。

 

 

  車不成功 永遠回不來
  

  

  “三次剎車尤其是第一次剎車的過程,特別令人激動而緊張。因為嫦娥一號衛星一旦離開月球和地球而飛入遙遠的太空,就再也回不來了,這意味著繞月探測的失敗。”

  經過剎車和其他控制措施,嫦娥一號衛星此時在高度約為200公裡、周期約為127分鐘的極月圓軌道上運行。對這一軌道的選擇,主要基於獲得月球三維立體影像這一科學探測目的的考慮。嫦娥一號衛星的任務是盡可能地對全月進行探測,特別是對月球南北兩極的探測,同時考慮到對月面探測的覆蓋面積要求,使得衛星攜帶的CCD立體相機一個月之內可以對月球(極區除外)覆蓋一遍,微波遙感覆蓋兩遍,以及兩個月內干涉成像光譜儀可以對月球(極區除外)覆蓋一遍。上述極月軌道正好滿足了這些要求,並有效地利用了月面上的光照條件,使嫦娥一號衛星能夠順利地完成任務。
 

 

  

  娥也想“偷懶” 科學家想折應對


  

  但是,由於月球物質分布不均勻,有些地方的密度特別大,這種質量分布極端異常的情況使月球上存在著復雜的引力場,加上其上空沒有大氣層,嫦娥一號衛星也會經常尋找“舒服”一些的地方,從而使自己所受的干擾少一些。此時,極月圓軌道將變為偏心率較大的橢圓軌道。專家們通過計算和分析,如果任由其“安逸”下去,嫦娥一號衛星的環月飛行軌道一年內將下降約100公裡。

  為了避免其“偷懶”,專家們為嫦娥一號衛星另外加上了“剎車片”:軌道調整。在周密計算的基礎上,專家們決定每50天對嫦娥一號衛星進行一次軌道調整,使其保持在高度為距離月球表面200±25公裡的范圍內。這樣,嫦娥一號衛星就可以穩定地運行在預定的軌道上,欣賞“嫦娥”的美好嬌容。

    

     

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

 

 

 

 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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