嫦娥一號探月衛(wèi)星承擔四大任務
除運載火箭系統(tǒng)之外，繞月探測工程還有衛(wèi)星、發(fā)射場、測控和地面應用等四大系統(tǒng)。此次繞月探測工程衛(wèi)星“嫦娥一號”，是我國第一顆月球探測衛(wèi)星。它于2005年年底完成衛(wèi)星初樣產(chǎn)品的研制和相關試驗，今年8月完成產(chǎn)品研制，并通過各項試驗考核驗證。 -衛(wèi)星系統(tǒng) “嫦娥”須完成四項任務 嫦娥一號衛(wèi)星選用東方紅三號衛(wèi)星平臺，并進行了適應性改造。其外形與東方紅三號衛(wèi)星相似，衛(wèi)星本體為一個2.22米×1.72 米×2.2米的六面體，兩側(cè)各裝有一個大型展開式太陽電池翼，當兩側(cè)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(jù)介紹，嫦娥一號衛(wèi)星由9個分系統(tǒng)組成。嫦娥一號衛(wèi)星將直接執(zhí)行月球表面三維影像探測、月表化學元素與物質(zhì)探測、月壤厚度探測和地月空間環(huán)境探測等4項科學任務。其中，衛(wèi)星上的微波探測系統(tǒng)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(huán)境。 專家介紹，我國的航天器已經(jīng)到達的距地球最遠的距離為7萬公里，而月球距地球38萬公里，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(wèi)星與一般的地球衛(wèi)星有很大不同，在軌道設計、測控、制導導航與控制、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采訪時表示，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(shù)美好夢想，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(wèi)星命名為嫦娥一號。 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， “嫦娥一號衛(wèi)星飛行控制是目前我國發(fā)射的航天器中最復雜的。” 嫦娥一號衛(wèi)星燃料的重量約占總重量的一半，奔月過程中需要下達各種指令2000多條。相比之下，我國發(fā)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(wèi)星發(fā)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(wèi)星送入軌道約一天后，地面注入指令，衛(wèi)星主發(fā)動機點火實施變軌，將近地點抬高到約600公里，讓衛(wèi)星經(jīng)過測控站上方時速度相對減少，便于后續(xù)控制。 第二、三、四次點火，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，通過3次累積，衛(wèi)星加速到10.916公里/秒以上的進入地月轉(zhuǎn)移軌道的最低速度，向月球飛去。 第五、六、七次點火，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，即使是奧運射擊冠軍，超過兩公里也很難打中10環(huán)。因此，嫦娥一號衛(wèi)星計劃在地月轉(zhuǎn)移段的第17小時、41小時、90小時前后，3次發(fā)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(wèi)星終于看到月球的時候，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200萬公里以外的深空，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(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)，使科學探測儀器對準月球進行探測，太陽帆板對準太陽吸收太陽能，天線對準地球傳輸數(shù)據(jù)和接收指令。至此，衛(wèi)星完成總里程100多萬公里的奔月行程，開始科學探測工作。 -發(fā)射系統(tǒng) 萬事俱備 靜等“老天”幫忙 在我國的3個航天發(fā)射場中，只有西昌衛(wèi)星發(fā)射中心具備發(fā)射長征三號甲等大推力火箭的能力，因此，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心責無旁貸地承擔了這一重任。西昌衛(wèi)星發(fā)射中心組建以來，先后成功組織了“亞洲一號”“澳星”“風云二號”等50多次國內(nèi)外衛(wèi)星的發(fā)射。 嫦娥一號衛(wèi)星為何選擇在10月底發(fā)射？西昌衛(wèi)星發(fā)射中心氣象室高級工程師郭學文22日在接受記者采訪時說，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(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幾個衛(wèi)星發(fā)射中心中最復雜的。場區(qū)處于我國三大強雷暴區(qū)之一的西南雷區(qū)邊緣，雷雨對流天氣多，對發(fā)射任務影響極大。“但進入10月份以后，影響發(fā)射場區(qū)氣象的不利因素逐步減少，氣象條件趨于穩(wěn)定。”郭學文說，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(fā)射期間，也就是在4-8個小時內(nèi)，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，地面風不能大于14米/秒，也就是必須低于5級。“至于氣溫、能見度等，對‘嫦娥’飛天不會構成實質(zhì)性影響。”郭學文說，“衛(wèi)星發(fā)射準備已全部就緒，只待老天幫忙。” -測控系統(tǒng) 遙控操作“嫦娥一號” 測控系統(tǒng)是繞月探測工程的一個重要組成部分，負責運載火箭發(fā)射和嫦娥一號衛(wèi)星整個飛行任務期間的軌道測量、遙測監(jiān)視、遙控操作和飛行控制，以及嫦娥一號衛(wèi)星探測應用期間任務計劃的實施與操作管理，并通過高精度的測定軌，為地面應用系統(tǒng)科學探測數(shù)據(jù)的處理提供軌道數(shù)據(jù)保障。 -地面應用系統(tǒng) 接收“嫦娥”探測數(shù)據(jù) 地面應用系統(tǒng)是唯一能接收嫦娥一號探測的科學數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，它將承擔多項任務，這包括依據(jù)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(diào)度月球探測衛(wèi)星上的科學探測儀器進行數(shù)據(jù)的采集；并根據(jù)科學目標對嫦娥一號的軌道和姿態(tài)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(shù)十年的歷史，無人月球探測也經(jīng)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(nèi)，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(huán)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(huán)繞月球飛行的軌道，在100千米至數(shù)百千米的高度上，在較長的時間里，對大部分月面進行攝像和環(huán)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，或采用月球車在月面上巡游，對大范圍的月面進行現(xiàn)場考察。 五是自動采樣并返回。探測器在月球上軟著陸，自動采集月球巖石和土壤樣品并返回地球，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(wèi)星直接采用繞月探測方式對月球進行探測。
