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10月24日18时05分,中国第一颗探月卫星嫦娥一号在西昌卫星发射中心成功升空。18时29分,嫦娥一号离开托举她的长征三号甲运载火箭,进入近地点205公里、远地点50930公里的超地球同步轨道,开始了100多万公里的奔月之旅。未来两周内,卫星将经过4次变轨、2次-3次中途修正和3次近月制动,最终建立起距月球200公里的环月轨道,对月球开展科学探测。嫦娥一号成为中国发射的距地球最远的卫星,也使中国成为世界上第5个发射月球探测器的国家。绕月探测工程总指挥栾恩杰表示,嫦娥一号的成功发射,标志着中国的深空探测正式启动。
中国探月工程“三步走”
根据此前公布的规划,中国探月工程分为三个发展阶段分步实施:一期工程实现绕月探测,二期工程实现月球软着陆探测和自动巡视勘察,三期工程实现自动采样返回。作为“三步走”计划中的第一步,绕月探测工程于2004年初正式立项。
“这颗卫星最初叫‘探月一号’,后来改为‘嫦娥一号’这个诗意的名字。”绕月探测工程副总设计师龙乐豪说,“‘嫦娥’从‘月亮城’升起,这本身不就是件富有诗意的事情吗?”神话传说和古典诗词中,“嫦娥”和她所居住的“月宫”,常常是代表着思念、爱慕等美好情感的意象。在嫦娥一号的升空地西昌,人们把美丽勤劳的彝家女子比作“月亮的女儿”。
梦想成真,中国航天人用了3年时间,就托举着完全自主创新的嫦娥一号进入太空。据介绍,组成绕月工程的卫星、火箭、发射场、测控、地面应用五大系统中,数十项关键技术和设备在国际或国内属首次应用。
在预计为一年的工作中,前往月球“探亲”的嫦娥一号要完成四大任务:获取月球全表面三维图像,分析月球表面有用元素和物质类型的含量和分布,探测月壤特性,探测4万公里至40万公里间地月空间环境。
绕月探测工程负责人说,中国本着和平开发利用空间的原则开展月球探测和深空探测活动,愿意与世界各国开展多种形式的合作。
中国航天最远的“长征”
随着中国第一颗绕月探测卫星嫦娥一号在西昌卫星发射中心顺利升空,中国航天开始了历史上最远的“长征”。按照预定计划,重量为2.35吨的嫦娥一号卫星将进入距地球38万公里、距月球200公里的环月轨道。此前,中国发射的卫星与地球的距离均在8万公里以内,神舟六号载人飞船则是在距地面300多公里的轨道上飞行。仅就这一点而言,与曾被媒体称为“红色太空新长征”的载人航天飞行相比,嫦娥一号卫星的绕月之旅,无疑是一次更为艰巨的“长征”。
在进入环月轨道之前,卫星还要经过4次变轨、2次-3次中途修正和3次近月制动,实际飞行距离超过100万公里,约需330小时即14天左右的时间。绕月探测工程总指挥栾恩杰说,探月工程是中国航天事业中的第三个里程碑。
1970年东方红一号发射成功,标志着我国具有了进入太空的能力;2003年神舟五号飞行成功,标志着我国具有了把人送上太空的能力;嫦娥一号卫星的成功将证明,我们的飞行器能够离开地球、到别的星球上去进行深空探测。
执行这次发射任务的是长征三号甲运载火箭。作为长征三号甲火箭的第15次发射,嫦娥一号卫星的顺利升空,又一次延续了这个被称为“金牌火箭”的型号百分之百的成功率。“长征”,是中国运载火箭的共同名字。“朝天上打的东西应该叫什么?天高路长,太空任务的艰巨性,似乎只有红军长征能够相比。”回忆起上个世纪60年代为运载火箭命名的过程时,84岁的中国运载火箭技术研究院原副院长冬春说,“对于这个名字,大家的意见高度一致。”
50年前,中国运载火箭技术研究院在北京南郊成立的几个月后,10万大军开进中国西北的戈壁滩,开始建设第一个导弹发射场。这就是酒泉卫星发射中心的前身。曾在长征中率部强渡大渡河的红一团营长孙继先,担任了这里的第一任司令员。`“航天精神和长征精神一脉相承。红军在长征中那种不怕困难、百折不挠的作风,一直激励着航天人奋进。”运载火箭技术研究院院长吴燕生说。截至今天,长征系列火箭已在酒泉、西昌、太原三大发射场进行了103次发射,成功率约93%。绕月探测工程副总设计师龙乐豪认为,这个成功率为世界一流。
综观人类探月史,美国和苏联在20世纪的探月活动,因运载火箭故障造成的探测失利占了很大比重。因此,运载火箭的高可靠性,是确保探月成功的必要前提。这次发射是长征三号甲运载火箭的第15次发射,迄今这一型号火箭的发射成功率为100%。此前,长征三号甲运载火箭与应用广泛的东方红3号卫星平台曾多次“联姻”,每次都取得圆满成功,用这样一个“大力士”来托举在东方红三号卫星平台上研制而成的嫦娥一号卫星,再合适不过了。在我国现有的3个航天发射场中,只有西昌卫星发射中心具备发射长征三号甲等大推力火箭的能力,而且这里纬度低、海拔高、气候宜人、交通便利,是发射各类地球同步轨道卫星的理想场所。
颇为巧合的是,嫦娥一号卫星升空地西昌所在的凉山彝族自治州,是红军长征曾经过的地方。1935年5月,中国工农红军在巧渡金沙江之后进入彝族聚居的川西大凉山地区,红军总参谋长刘伯承与彝族首领小叶丹歃血为盟。今天,“彝海结盟”的雕塑和高高的航天发射架一起,成了西昌的标志。“发射圆满成功,但嫦娥一号卫星的奔月和绕月之路才刚刚开始。”龙乐豪说,“同样,实现绕月,只是我国月球探测工程的第一步。”根据此前公布的规划,中国探月工程分为三个发展阶段分步实施,预计将在未来10年左右完成。“与美国、俄罗斯等航天强国相比,我国在太空活动、科学应用等方面还存在巨大差距。”龙乐豪说,“因此,我们把今日的进展,比作‘万里长征第一步’。”
走向深空第一步
中国绕月探测工程总指挥栾恩杰接受新华社记者采访时说,中国探月计划的宣布是2000年,那时候,新一轮的月球探测热还没有兴起。绕月探测也好,之前的载人航天也好,包括最初的“两弹一星”,中国航天事业的发展历程,始终伴随着人类的认知和祖国的发展而发展。中国走完了导弹武器系统的研究,走完了增加运载能力的研究。中国的运载能力、卫星的基础能力,具备了向月亮发射一个探测器的能力,具备了到外太空的能力。
此时,中国人要不要去外太空探索?要不要参与国际外太空活动?要不要在国际外太空探索的领域里有我们的声音?尽管探月就进入外太空的能力而言还显弱小,但它是中国人走向月球和深空的第一步。作为一个国家,想进入外太空的探索,这一步不能逾越。栾恩杰说,探月这样的工程牵引的不仅是航天事业进一步的发展,还可以带动科学技术发展。它就是一个集合哨,把搞地质的、矿物的、气象的、天文的、地球起源的……全聚集在一起。
2004年初,中国绕月探测工程正式立项。此后的3年多时间里,历经方案设计论证、初样研制、正样研制和发射实施四个阶段。2004年2月25日,绕月探测工程领导小组第一次会议召开,会议通过绕月探测工程研制总要求,同时将工程命名为“嫦娥工程”。国防科工委任命五大系统总指挥及总设计师。完成发射场系统总体技术方案制定。完成地面应用系统设计方案制定。2004年8月6日,完成测控系统总体设计方案制订。
2004年11月19日,绕月探测工程领导小组召开第二次会议,审议并通过工程转入初样研制阶段。一年之后的12月29日,绕月探测工程转入正样研制阶段。在进行了发射场适应性改造与建设验收、卫星系统与地面应用系统正样对接试验、整星热平衡与热真空试验、星箭对接、分离试验等工作后,2006年12月27日,月球探测工程中心组织各系统开始进行“两个百分之百”的复查复审、反思、质疑活动。2007年1月12日,运载火箭完成出厂测试。4天后,绕月探测工程领导小组召开第四次会议,审议并通过了工程转入发射实施阶段。
2007年1月19日,“嫦娥一号”卫星通过月球探测工程中心和航天科技集团联合评审。随后不久,绕月探测工程指挥部召开会议,决定将“嫦娥一号”卫星发射窗口调整为2007年下半年。5月28日至6月10日,中国完成了“嫦娥一号”卫星任务1:1全过程演练。8月3日“嫦娥一号”通过出场评审。10日,绕月探测工程领导小组召开第五次会议,决定工程转入发射实施阶段,定于2007年10月发射“嫦娥一号”卫星。
2007年8月19日,“嫦娥一号”卫星进场。9月20日,长征三号甲运载火箭进场。10月22日,国家航天局宣布择机执行绕月探测工程“嫦娥一号”飞行任务。24日,长征三号甲火箭托举“嫦娥一号”发射升空。
肩上的担子不轻松
从上世纪50年代末至今,人类探测月球的脚步从未停止,无论在月球探测和深空探测领域,一些国家已经有了很多收获和经验。而“嫦娥一号”飞行探测并非以往探月的简单重复。据介绍,迄今对月球开展的探测一般有几种途径:掠过月球,但不减速制动,直接飞走;撞击;绕月探测;软着陆、采样返回等。绕月探测工程卫星系统总指挥、总设计师叶培建表示:“就中国此次开展的月球探测工程而言,虽然起步晚于一些国家,但是起点不低。我们第一步就是环月,而不是掠过月球。”
专家表示,中国此次绕月探测四个科学目标中的第一个科学目标为获取月球的三维影像,而至今国际上还没有覆盖月球全球的三维照片。根据计划,中国此次绕月探测将对月球表面有开发利用和研究价值的14种元素的含量与分布进行探测。“嫦娥一号”卫星副总设计师孙辉先表示,虽然以前对月探测做过月壤厚度的测量,包括实地的测量,但真正对全月球月壤厚度的测量,目前还没有实现。而中国此次将首次采用微波遥感手段对月壤厚度进行准确测量。
奔月十大关键环节
在嫦娥一号卫星飞向38万公里外月球的漫长旅途中,需要进行一系列高度复杂又充满风险的动作。“如果从卫星发射到最后数据分析过程的10个关键环节都能顺利完成,那么我国首次绕月探测就圆满成功了。”中国绕月探测工程总指挥栾恩杰在接受新华社记者采访时说。
第一个环节是发射,被誉为“金牌火箭”的长征三号甲运载火箭已将嫦娥一号卫星送上太空。,
第二个关键环节是入轨。长征三号甲运载火箭在发射嫦娥一号卫星时,通过第一、二级和第三级的第一次点火,先将卫星送入近地轨道,并在近地轨道滑行飞行一段时间。在火箭起飞的第1249秒,三级火箭第二次点火;第1373秒,三级火箭二次点火发动机关机。第1473秒,星箭分离成功,嫦娥一号卫星进入近地点约200千米、远地点约51000千米、运行时间为16小时的大椭圆轨道,成为一颗绕地球飞行的卫星。
第三个关键环节是变轨。当嫦娥一号卫星在16小时轨道飞行一圈半后,10月25日下午,地面注入指令,卫星上推力为50牛顿的调姿发动机开始点火,约4分钟后,推力为490牛顿的主发动机点火实施变轨,将卫星轨道近地点抬高到离地球约600公里的地方。10月26日下午,当卫星再次到达近地点时,卫星主发动机再次打开,巨大的推力使卫星上升到24小时轨道。在24小时轨道上运行3圈后,卫星上的主发动机第三次点火,实施第二次近地点变轨,嫦娥一号卫星进入48小时轨道。这一时刻大约发生在10月29日。这几次变轨都是通过卫星上的发动机使卫星加速。从理论上讲一次变轨就可以实现,但为了充分利用燃料,同时也为了方便地面控制,科学家把变轨逐步分解。
第四个关键环节是奔月。在3条大椭圆轨道上经过7天“热身”后,嫦娥一号卫星将正式奔月。10月31日,当卫星再一次抵达近地点时,主发动机打开,卫星的速度在短短几分钟之内提高到10.916千米/秒以上,进入地月转移轨道,真正开始了从地球向月球的飞越。
第五个关键环节是修正。在地月转移轨道,也就是从地球轨道到月球轨道的这段距离,嫦娥一号卫星需要飞行约114个小时。在高速飞行的过程中,嫦娥一号卫星必须在地面的指令下进行中途轨道修正。一般来讲,至少需要进行两次修正,第一次是在进入地月转移轨道的一天之内,第二次是在到达月球的前一天内。这些指令,都是由设在北京的航天飞行控制中心发出的。
第六个关键环节是制动。11月5日前后,当嫦娥一号卫星到达距月球200千米位置时,需要进行减速制动,也就是“刹车”。只有这样,才能被月球引力捕获,成为绕月飞行的卫星。这是实现绕月飞行的一个重要步骤:“刹车”晚了,卫星就要撞到月球上去;而“刹车”早了,则会飘向太空。
第七个关键环节是绕月。嫦娥一号卫星的第一次近月制动,将发生在11月5日,从地月转移轨道进入12小时月球轨道。从这一刻起,嫦娥一号卫星成为真正的绕月卫星。11月6日前后,嫦娥一号卫星进行第二次近月制动,速度进一步降低,卫星进入3.5小时轨道,并在这个轨道上运行7圈。11月7日前后,嫦娥一号卫星进行第三次近月制动,进入127分钟月球极月轨道。这是卫星绕月飞行的工作轨道。这个轨道为圆形,离月球表面200千米。这时的嫦娥一号卫星,将向地面传回经过公众投票选出的30首歌曲。
第八个关键环节是探测。建立月球工作轨道后,嫦娥一号卫星携带的“8种武器”将开始大显身手,为完成4大科学目标展开紧张而忙碌的工作。如果不出意外,卫星所携带的CCD立体相机在11月下旬就可以传回第一张月球照片,这是绕月成功的重要标志。干涉成像光谱仪、激光高度计、CCD立体相机将共同完成第一个科学目标,即获取月球表面三维立体影像;γ射线谱仪、X射线谱仪将携手对月球表面有用元素及物质类型的含量和分布进行辨析。首次被应用到月球探测中的微波探测仪,将对月壤厚度和氦-3资源量展开探测;而由太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器组成的空间环境探测系统,将通过不间断地捕捉质子、电子和离子,对4万到40万千米范围的“地—月”空间环境展开探测。
第九个关键环节是传输。按照科学家的通俗说法,这次为“嫦娥”买的是“单程票”。那么,一去不复返的嫦娥一号卫星,如何从38万千米外将探测数据传回地球?嫦娥一号卫星携带的传输天线有两部:一部是定向天线,方向始终对着地球上的接收天线;一部是全向天线,也就是没有固定方向的天线。巨大的空间衰减、时间延迟,使得地面接收月球探测数据的技术难度大大增加。地面应用系统为此专门建造了两座被称为射电望远镜的大口径天线:一座在北京密云,天线口径达50米;一座在云南昆明,口径达40米。两座大口径天线像一双巨大的眼睛,时刻注视着嫦娥一号卫星的一举一动,把卫星传输来的信息全部收集起来。
第十个关键环节是研究。嫦娥一号卫星历经千难万险获得的数据十分珍贵。能否充分利用好这些数据,将决定着探月活动价值的高低。传到地面的数据将被送到设在北京的地面应用系统总部,进行预处理。完成预处理的数据,将由地面应用系统组织更多的科学家和技术人员进行进一步的研究和处理,得出最新的研究成果或科学发现。■(责任编辑 赵忠范)
中国探月工程“三步走”
根据此前公布的规划,中国探月工程分为三个发展阶段分步实施:一期工程实现绕月探测,二期工程实现月球软着陆探测和自动巡视勘察,三期工程实现自动采样返回。作为“三步走”计划中的第一步,绕月探测工程于2004年初正式立项。
“这颗卫星最初叫‘探月一号’,后来改为‘嫦娥一号’这个诗意的名字。”绕月探测工程副总设计师龙乐豪说,“‘嫦娥’从‘月亮城’升起,这本身不就是件富有诗意的事情吗?”神话传说和古典诗词中,“嫦娥”和她所居住的“月宫”,常常是代表着思念、爱慕等美好情感的意象。在嫦娥一号的升空地西昌,人们把美丽勤劳的彝家女子比作“月亮的女儿”。
梦想成真,中国航天人用了3年时间,就托举着完全自主创新的嫦娥一号进入太空。据介绍,组成绕月工程的卫星、火箭、发射场、测控、地面应用五大系统中,数十项关键技术和设备在国际或国内属首次应用。
在预计为一年的工作中,前往月球“探亲”的嫦娥一号要完成四大任务:获取月球全表面三维图像,分析月球表面有用元素和物质类型的含量和分布,探测月壤特性,探测4万公里至40万公里间地月空间环境。
绕月探测工程负责人说,中国本着和平开发利用空间的原则开展月球探测和深空探测活动,愿意与世界各国开展多种形式的合作。
中国航天最远的“长征”
随着中国第一颗绕月探测卫星嫦娥一号在西昌卫星发射中心顺利升空,中国航天开始了历史上最远的“长征”。按照预定计划,重量为2.35吨的嫦娥一号卫星将进入距地球38万公里、距月球200公里的环月轨道。此前,中国发射的卫星与地球的距离均在8万公里以内,神舟六号载人飞船则是在距地面300多公里的轨道上飞行。仅就这一点而言,与曾被媒体称为“红色太空新长征”的载人航天飞行相比,嫦娥一号卫星的绕月之旅,无疑是一次更为艰巨的“长征”。
在进入环月轨道之前,卫星还要经过4次变轨、2次-3次中途修正和3次近月制动,实际飞行距离超过100万公里,约需330小时即14天左右的时间。绕月探测工程总指挥栾恩杰说,探月工程是中国航天事业中的第三个里程碑。
1970年东方红一号发射成功,标志着我国具有了进入太空的能力;2003年神舟五号飞行成功,标志着我国具有了把人送上太空的能力;嫦娥一号卫星的成功将证明,我们的飞行器能够离开地球、到别的星球上去进行深空探测。
执行这次发射任务的是长征三号甲运载火箭。作为长征三号甲火箭的第15次发射,嫦娥一号卫星的顺利升空,又一次延续了这个被称为“金牌火箭”的型号百分之百的成功率。“长征”,是中国运载火箭的共同名字。“朝天上打的东西应该叫什么?天高路长,太空任务的艰巨性,似乎只有红军长征能够相比。”回忆起上个世纪60年代为运载火箭命名的过程时,84岁的中国运载火箭技术研究院原副院长冬春说,“对于这个名字,大家的意见高度一致。”
50年前,中国运载火箭技术研究院在北京南郊成立的几个月后,10万大军开进中国西北的戈壁滩,开始建设第一个导弹发射场。这就是酒泉卫星发射中心的前身。曾在长征中率部强渡大渡河的红一团营长孙继先,担任了这里的第一任司令员。`“航天精神和长征精神一脉相承。红军在长征中那种不怕困难、百折不挠的作风,一直激励着航天人奋进。”运载火箭技术研究院院长吴燕生说。截至今天,长征系列火箭已在酒泉、西昌、太原三大发射场进行了103次发射,成功率约93%。绕月探测工程副总设计师龙乐豪认为,这个成功率为世界一流。
综观人类探月史,美国和苏联在20世纪的探月活动,因运载火箭故障造成的探测失利占了很大比重。因此,运载火箭的高可靠性,是确保探月成功的必要前提。这次发射是长征三号甲运载火箭的第15次发射,迄今这一型号火箭的发射成功率为100%。此前,长征三号甲运载火箭与应用广泛的东方红3号卫星平台曾多次“联姻”,每次都取得圆满成功,用这样一个“大力士”来托举在东方红三号卫星平台上研制而成的嫦娥一号卫星,再合适不过了。在我国现有的3个航天发射场中,只有西昌卫星发射中心具备发射长征三号甲等大推力火箭的能力,而且这里纬度低、海拔高、气候宜人、交通便利,是发射各类地球同步轨道卫星的理想场所。
颇为巧合的是,嫦娥一号卫星升空地西昌所在的凉山彝族自治州,是红军长征曾经过的地方。1935年5月,中国工农红军在巧渡金沙江之后进入彝族聚居的川西大凉山地区,红军总参谋长刘伯承与彝族首领小叶丹歃血为盟。今天,“彝海结盟”的雕塑和高高的航天发射架一起,成了西昌的标志。“发射圆满成功,但嫦娥一号卫星的奔月和绕月之路才刚刚开始。”龙乐豪说,“同样,实现绕月,只是我国月球探测工程的第一步。”根据此前公布的规划,中国探月工程分为三个发展阶段分步实施,预计将在未来10年左右完成。“与美国、俄罗斯等航天强国相比,我国在太空活动、科学应用等方面还存在巨大差距。”龙乐豪说,“因此,我们把今日的进展,比作‘万里长征第一步’。”
走向深空第一步
中国绕月探测工程总指挥栾恩杰接受新华社记者采访时说,中国探月计划的宣布是2000年,那时候,新一轮的月球探测热还没有兴起。绕月探测也好,之前的载人航天也好,包括最初的“两弹一星”,中国航天事业的发展历程,始终伴随着人类的认知和祖国的发展而发展。中国走完了导弹武器系统的研究,走完了增加运载能力的研究。中国的运载能力、卫星的基础能力,具备了向月亮发射一个探测器的能力,具备了到外太空的能力。
此时,中国人要不要去外太空探索?要不要参与国际外太空活动?要不要在国际外太空探索的领域里有我们的声音?尽管探月就进入外太空的能力而言还显弱小,但它是中国人走向月球和深空的第一步。作为一个国家,想进入外太空的探索,这一步不能逾越。栾恩杰说,探月这样的工程牵引的不仅是航天事业进一步的发展,还可以带动科学技术发展。它就是一个集合哨,把搞地质的、矿物的、气象的、天文的、地球起源的……全聚集在一起。
2004年初,中国绕月探测工程正式立项。此后的3年多时间里,历经方案设计论证、初样研制、正样研制和发射实施四个阶段。2004年2月25日,绕月探测工程领导小组第一次会议召开,会议通过绕月探测工程研制总要求,同时将工程命名为“嫦娥工程”。国防科工委任命五大系统总指挥及总设计师。完成发射场系统总体技术方案制定。完成地面应用系统设计方案制定。2004年8月6日,完成测控系统总体设计方案制订。
2004年11月19日,绕月探测工程领导小组召开第二次会议,审议并通过工程转入初样研制阶段。一年之后的12月29日,绕月探测工程转入正样研制阶段。在进行了发射场适应性改造与建设验收、卫星系统与地面应用系统正样对接试验、整星热平衡与热真空试验、星箭对接、分离试验等工作后,2006年12月27日,月球探测工程中心组织各系统开始进行“两个百分之百”的复查复审、反思、质疑活动。2007年1月12日,运载火箭完成出厂测试。4天后,绕月探测工程领导小组召开第四次会议,审议并通过了工程转入发射实施阶段。
2007年1月19日,“嫦娥一号”卫星通过月球探测工程中心和航天科技集团联合评审。随后不久,绕月探测工程指挥部召开会议,决定将“嫦娥一号”卫星发射窗口调整为2007年下半年。5月28日至6月10日,中国完成了“嫦娥一号”卫星任务1:1全过程演练。8月3日“嫦娥一号”通过出场评审。10日,绕月探测工程领导小组召开第五次会议,决定工程转入发射实施阶段,定于2007年10月发射“嫦娥一号”卫星。
2007年8月19日,“嫦娥一号”卫星进场。9月20日,长征三号甲运载火箭进场。10月22日,国家航天局宣布择机执行绕月探测工程“嫦娥一号”飞行任务。24日,长征三号甲火箭托举“嫦娥一号”发射升空。
肩上的担子不轻松
从上世纪50年代末至今,人类探测月球的脚步从未停止,无论在月球探测和深空探测领域,一些国家已经有了很多收获和经验。而“嫦娥一号”飞行探测并非以往探月的简单重复。据介绍,迄今对月球开展的探测一般有几种途径:掠过月球,但不减速制动,直接飞走;撞击;绕月探测;软着陆、采样返回等。绕月探测工程卫星系统总指挥、总设计师叶培建表示:“就中国此次开展的月球探测工程而言,虽然起步晚于一些国家,但是起点不低。我们第一步就是环月,而不是掠过月球。”
专家表示,中国此次绕月探测四个科学目标中的第一个科学目标为获取月球的三维影像,而至今国际上还没有覆盖月球全球的三维照片。根据计划,中国此次绕月探测将对月球表面有开发利用和研究价值的14种元素的含量与分布进行探测。“嫦娥一号”卫星副总设计师孙辉先表示,虽然以前对月探测做过月壤厚度的测量,包括实地的测量,但真正对全月球月壤厚度的测量,目前还没有实现。而中国此次将首次采用微波遥感手段对月壤厚度进行准确测量。
奔月十大关键环节
在嫦娥一号卫星飞向38万公里外月球的漫长旅途中,需要进行一系列高度复杂又充满风险的动作。“如果从卫星发射到最后数据分析过程的10个关键环节都能顺利完成,那么我国首次绕月探测就圆满成功了。”中国绕月探测工程总指挥栾恩杰在接受新华社记者采访时说。
第一个环节是发射,被誉为“金牌火箭”的长征三号甲运载火箭已将嫦娥一号卫星送上太空。,
第二个关键环节是入轨。长征三号甲运载火箭在发射嫦娥一号卫星时,通过第一、二级和第三级的第一次点火,先将卫星送入近地轨道,并在近地轨道滑行飞行一段时间。在火箭起飞的第1249秒,三级火箭第二次点火;第1373秒,三级火箭二次点火发动机关机。第1473秒,星箭分离成功,嫦娥一号卫星进入近地点约200千米、远地点约51000千米、运行时间为16小时的大椭圆轨道,成为一颗绕地球飞行的卫星。
第三个关键环节是变轨。当嫦娥一号卫星在16小时轨道飞行一圈半后,10月25日下午,地面注入指令,卫星上推力为50牛顿的调姿发动机开始点火,约4分钟后,推力为490牛顿的主发动机点火实施变轨,将卫星轨道近地点抬高到离地球约600公里的地方。10月26日下午,当卫星再次到达近地点时,卫星主发动机再次打开,巨大的推力使卫星上升到24小时轨道。在24小时轨道上运行3圈后,卫星上的主发动机第三次点火,实施第二次近地点变轨,嫦娥一号卫星进入48小时轨道。这一时刻大约发生在10月29日。这几次变轨都是通过卫星上的发动机使卫星加速。从理论上讲一次变轨就可以实现,但为了充分利用燃料,同时也为了方便地面控制,科学家把变轨逐步分解。
第四个关键环节是奔月。在3条大椭圆轨道上经过7天“热身”后,嫦娥一号卫星将正式奔月。10月31日,当卫星再一次抵达近地点时,主发动机打开,卫星的速度在短短几分钟之内提高到10.916千米/秒以上,进入地月转移轨道,真正开始了从地球向月球的飞越。
第五个关键环节是修正。在地月转移轨道,也就是从地球轨道到月球轨道的这段距离,嫦娥一号卫星需要飞行约114个小时。在高速飞行的过程中,嫦娥一号卫星必须在地面的指令下进行中途轨道修正。一般来讲,至少需要进行两次修正,第一次是在进入地月转移轨道的一天之内,第二次是在到达月球的前一天内。这些指令,都是由设在北京的航天飞行控制中心发出的。
第六个关键环节是制动。11月5日前后,当嫦娥一号卫星到达距月球200千米位置时,需要进行减速制动,也就是“刹车”。只有这样,才能被月球引力捕获,成为绕月飞行的卫星。这是实现绕月飞行的一个重要步骤:“刹车”晚了,卫星就要撞到月球上去;而“刹车”早了,则会飘向太空。
第七个关键环节是绕月。嫦娥一号卫星的第一次近月制动,将发生在11月5日,从地月转移轨道进入12小时月球轨道。从这一刻起,嫦娥一号卫星成为真正的绕月卫星。11月6日前后,嫦娥一号卫星进行第二次近月制动,速度进一步降低,卫星进入3.5小时轨道,并在这个轨道上运行7圈。11月7日前后,嫦娥一号卫星进行第三次近月制动,进入127分钟月球极月轨道。这是卫星绕月飞行的工作轨道。这个轨道为圆形,离月球表面200千米。这时的嫦娥一号卫星,将向地面传回经过公众投票选出的30首歌曲。
第八个关键环节是探测。建立月球工作轨道后,嫦娥一号卫星携带的“8种武器”将开始大显身手,为完成4大科学目标展开紧张而忙碌的工作。如果不出意外,卫星所携带的CCD立体相机在11月下旬就可以传回第一张月球照片,这是绕月成功的重要标志。干涉成像光谱仪、激光高度计、CCD立体相机将共同完成第一个科学目标,即获取月球表面三维立体影像;γ射线谱仪、X射线谱仪将携手对月球表面有用元素及物质类型的含量和分布进行辨析。首次被应用到月球探测中的微波探测仪,将对月壤厚度和氦-3资源量展开探测;而由太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器组成的空间环境探测系统,将通过不间断地捕捉质子、电子和离子,对4万到40万千米范围的“地—月”空间环境展开探测。
第九个关键环节是传输。按照科学家的通俗说法,这次为“嫦娥”买的是“单程票”。那么,一去不复返的嫦娥一号卫星,如何从38万千米外将探测数据传回地球?嫦娥一号卫星携带的传输天线有两部:一部是定向天线,方向始终对着地球上的接收天线;一部是全向天线,也就是没有固定方向的天线。巨大的空间衰减、时间延迟,使得地面接收月球探测数据的技术难度大大增加。地面应用系统为此专门建造了两座被称为射电望远镜的大口径天线:一座在北京密云,天线口径达50米;一座在云南昆明,口径达40米。两座大口径天线像一双巨大的眼睛,时刻注视着嫦娥一号卫星的一举一动,把卫星传输来的信息全部收集起来。
第十个关键环节是研究。嫦娥一号卫星历经千难万险获得的数据十分珍贵。能否充分利用好这些数据,将决定着探月活动价值的高低。传到地面的数据将被送到设在北京的地面应用系统总部,进行预处理。完成预处理的数据,将由地面应用系统组织更多的科学家和技术人员进行进一步的研究和处理,得出最新的研究成果或科学发现。■(责任编辑 赵忠范)