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航模队
嫦娥一号探月卫星承担四大任务
发布时间:2007-10-31  阅读次数:1902
嫦娥一号卫星两侧面示意图 (制图: 黄闵)
嫦娥一号卫星两侧面示意图 (制图: 黄闵)
  除运载火箭系统之外,绕月探测工程还有卫星、发射场、测控和地面应用等四大系统。此次绕月探测工程卫星嫦娥一号,是我国第一颗月球探测卫星。它于2005年年底完成卫星初样产品的研制和相关试验,今年8月完成产品研制,并通过各项试验考核验证。
  -卫星系统
嫦娥须完成四项任务
  嫦娥一号卫星选用东方红三号卫星平台,并进行了适应性改造。其外形与东方红三号卫星相似,卫星本体为一个2.22×1.72 ×2.2米的六面体,两侧各装有一个大型展开式太阳电池翼,当两侧太阳翼完全展开后,最大跨度可以达到18米,重量为2350千克,设计工作寿命为一年,将运行在距月球表面200千米高的极月圆轨道上(如图)
  据介绍,嫦娥一号卫星由9个分系统组成。嫦娥一号卫星将直接执行月球表面三维影像探测、月表化学元素与物质探测、月壤厚度探测和地月空间环境探测等4项科学任务。其中,卫星上的微波探测系统将负责探测月壤厚度;X射线谱仪将负责测量月球表面元素的种类和丰富程度;而星敏感器承担对地、对星、对太阳的跟踪;干涉成像光谱仪、CCD相机和激光高度计探头共同承担月球表面三维影像探测任务;太阳风离子探测器负责探测地月空间环境。
  专家介绍,我国的航天器已经到达的距地球最远的距离为7万公里,而月球距地球38万公里,而且月球以及月球与地球和太阳的相对关系非常复杂,所以嫦娥一号卫星与一般的地球卫星有很大不同,在轨道设计、测控、制导导航与控制、热控和数据接收天线研制等方面具有自己的特殊性和关键技术。
  比神舟六号多9倍指令
  月球探测工程中心副主任郝希凡在接受记者采访时表示,嫦娥是我国传载千年的一个美丽神话故事,寄予了人们的无数美好梦想,所以,在第一次绕月探测工程领导小组会议上,决定将我国的第一个月球探测卫星命名为嫦娥一号。
  北京航天飞行控制中心专家昨天也接受了记者采访。专家透露, 嫦娥一号卫星飞行控制是目前我国发射的航天器中最复杂的。
  嫦娥一号卫星燃料的重量约占总重量的一半,奔月过程中需要下达各种指令2000多条。相比之下,我国发射的神舟六号飞船仅需3次左右的轨道控制,下达200300条指令。
   征途中需10次保驾护航
  昨天,北京航天飞控中心总体室主任助理陈显峰详细介绍了卫星发动机10次点火控制的全过程:
  第一次点火,抬高近地点:火箭把卫星送入轨道约一天后,地面注入指令,卫星主发动机点火实施变轨,将近地点抬高到约600公里,让卫星经过测控站上方时速度相对减少,便于后续控制。
  第二、三、四次点火,让卫星不断加速:这3次变轨目的都是加速,每变轨一次,卫星的速度就增加一点,通过3次累积,卫星加速到10.916公里/秒以上的进入地月转移轨道的最低速度,向月球飞去。
  第五、六、七次点火,修正卫星的飞行方向:从地球扔一块石头到月球上的概率,相当于用步枪击中20公里外靶子靶心的难度。要知道,即使是奥运射击冠军,超过两公里也很难打中10环。因此,嫦娥一号卫星计划在地月转移段的第17小时、41小时、90小时前后,3次发动机点火进行中途修正。
  第八次点火,紧急刹车捕获月球:当卫星终于看到月球的时候,如果不能成功刹车,就会沿切线与月球擦身而过,飞向距离地球200万公里以外的深空,永远错过与月球约会的机会。
  第九、十次点火,建立精确的绕月工作轨道:通过这两次变轨,卫星建立起周期为127分钟的绕月球两极飞行的圆形轨道,完成调整姿态,使科学探测仪器对准月球进行探测,太阳帆板对准太阳吸收太阳能,天线对准地球传输数据和接收指令。至此,卫星完成总里程100多万公里的奔月行程,开始科学探测工作。
  -发射系统
  万事俱备 静等老天帮忙
  在我国的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,因此,西昌卫星发射中心责无旁贷地承担了这一重任。西昌卫星发射中心组建以来,先后成功组织了亚洲一号”“澳星”“风云二号50多次国内外卫星的发射。
  嫦娥一号卫星为何选择在10月底发射 西昌卫星发射中心气象室高级工程师郭学文22日在接受记者采访时说,除了天文学方面的考虑外,气象条件也是重要因素,因为10月份是西昌发射卫星的黄金季节
  西昌地区海拔高、纬度低、落区人口稀少,是发射卫星的理想地理位置,然而气象条件却是我国几个卫星发射中心中最复杂的。场区处于我国三大强雷暴区之一的西南雷区边缘,雷雨对流天气多,对发射任务影响极大。但进入10月份以后,影响发射场区气象的不利因素逐步减少,气象条件趋于稳定。郭学文说,这为卫星的成功发射创造了有利条件,也是西昌发射卫星大多选择在这一时段的原因。
  郭学文表示,嫦娥飞天必须具备这样几个气象条件:第一,没有强降水。在整个发射期间,也就是在4-8个小时内,不能有超过1毫米即小雨以上的降水。第二,无雷暴或闪电。第三,地面风不能大于14/秒,也就是必须低于5级。至于气温、能见度等,对嫦娥飞天不会构成实质性影响。郭学文说,卫星发射准备已全部就绪,只待老天帮忙。
  -测控系统
  遥控操作嫦娥一号
  测控系统是绕月探测工程的一个重要组成部分,负责运载火箭发射和嫦娥一号卫星整个飞行任务期间的轨道测量、遥测监视、遥控操作和飞行控制,以及嫦娥一号卫星探测应用期间任务计划的实施与操作管理,并通过高精度的测定轨,为地面应用系统科学探测数据的处理提供轨道数据保障。
  -地面应用系统
  接收嫦娥探测数据
  地面应用系统是唯一能接收嫦娥一号探测的科学数据的系统,它将承担多项任务,这包括依据绕月探测工程的科学目标制定绕月探测工程的月球应用科学计划;确定月球探测器中有效载荷的工作模式和探测计划;调度月球探测卫星上的科学探测仪器进行数据的采集;并根据科学目标对嫦娥一号的轨道和姿态提出控制指标。
  -链接 探月方式
  我国探月起点较高
  人类对月球的探测迄今为止已有数十年的历史,无人月球探测也经历了多种方式。
  一是掠月探测。月球探测器从距离不等的月球近旁飞过,在飞过月球的短时间内,对月球表面进行摄像,或利用仪器测量月球的重力场、磁场或周围辐射环境。这是最早的探月方式。
  二是硬着陆探测。月球探测器直接撞击在月球表面,在坠落前的瞬间,可对月球表面进行近距离、高分辨率摄像,也可以测试月表的硬度等。
  三是绕月探测。月球探测器进入环绕月球飞行的轨道,在100千米至数百千米的高度上,在较长的时间里,对大部分月面进行摄像和环境探测。
  四是软着陆探测。探测器在月表面软着陆,然后进行原位探测,或采用月球车在月面上巡游,对大范围的月面进行现场考察。
  五是自动采样并返回。探测器在月球上软着陆,自动采集月球岩石和土壤样品并返回地球,然后在实验室对样品进行精细的分析研究。
  我国的探月工程以高起点起步,嫦娥一号卫星直接采用绕月探测方式对月球进行探测。

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