? 晴空一鶴排云上,便引詩情入碧霄。如果說嫦娥一號是在 200公里處遙望月球的話,嫦娥二號則幾乎是面對面地端詳月球。這個被中國詩詞和傳說賦予了浪漫色彩的星球,是中國人深空探測夢想與實踐的起點。于是,2010年10月1日,我們再一次啟程了。
嫦娥二號任務,是我國實施的第二次月球探測,也是全世界第127次月球探測。作為我國探月工程二期工程技術的先導星,嫦娥二號衛(wèi)星擔負著探月一期工程和二期工程之間承上啟下的作用,此行肩負著完成探月六大工程目標的重任。我們特將嫦娥二號任務實施過程中的五大關節(jié)點,用模擬制圖的方式一一展現(xiàn)出來。
“三哥”助力“嫦娥”再次飛天
■時間點:10月1日18時59分57秒
■扮演角色:乘客
■所處位置:發(fā)射軌道
■核心任務:與長三丙運載火箭緊密配合安全離“家”
將嫦娥一號衛(wèi)星送上太空的是長征三號甲運載火箭,而本次發(fā)射將使用長征三號丙運載火箭。
中國運載火箭技術研究院總體設計部高級工程師李聃說,長征三號甲系列火箭包括長征三號甲、長征三號乙和長征三號丙三種構型 。長征三號甲系列火箭的電氣系統(tǒng)的單機、發(fā)電機等基本可以通用,差別在于長三乙是在長三甲的基礎上捆綁了4個助推器,而長三丙是在長三甲的基礎上捆綁了2個助推器。
從運載能力上看,長三甲火箭的標準地球同步轉移軌道運載能力是2600公斤,長三乙是我國目前最大的高軌道運載火箭,它的運載能力達到了5500公斤,長三丙的運載能力為3800公斤。
據(jù)介紹 ,因為嫦娥二號的起飛重量是2480公斤,不必使用長三乙;但嫦娥二號要直接進入地月轉移軌道 ,而長三甲的運載能力不足以把衛(wèi)星送入地月轉移軌道,所以最后選擇使用長三丙。
7天內開足馬力走捷徑直奔“婆家”
■時間點:10月1日19時55分許
■扮演角色:急行軍
■所處位置:漫長的地月轉移軌道
■核心任務:盡快到達月球,節(jié)省燃料,為后面工作擠出時間
火箭發(fā)射后的146.6秒、257.9秒和332.4秒將分別進行二級分離、拋整流罩和三級分離,在發(fā)射后的1533秒進行星箭分離后,衛(wèi)星將進入近地點高度200公里、遠地點高度約38萬公里的地月轉移軌道直接奔月,而不是像嫦娥一號那樣在環(huán)繞地球的調相過度軌道飛行7天后再進入地月轉移軌道開始奔月。嫦娥二號直接奔月只需要7天,這是一大創(chuàng)新。
打個比方,嫦娥一號是我們的大姑娘,大姑娘遠嫁月球,先圍著“娘家”繞了3圈,走了14天才到月球;嫦娥二號是二姑娘,也要遠嫁月球,我們希望她能夠走捷徑,直接進入38萬公里的奔月軌道。”這樣既可以節(jié)省火箭推進劑,也可以為衛(wèi)星探測和試驗留出更多時間。
深空中踩好“急剎車”才能準確被月球捕獲
■時間點:發(fā)射122小時后
■扮演角色:司機
■所處位置:進入近月點100公里極月圓軌道
■核心任務:控制好“腳力”,既不能踩猛了,也不能踩輕了
當星箭分離后衛(wèi)星將進入地月轉移軌道時,其速度將超過第一宇宙速度,達到約11公里每秒。此后,嫦娥二號衛(wèi)星將經(jīng)歷太陽翼展開 、修正軌道、空間環(huán)境探測、巡航、X頻段測試實驗、紫外導航試驗等步驟,這個過程將歷時約112小時,與嫦娥一號衛(wèi)星的114小時大致相當。
當衛(wèi)星到達月球附近的特定位置時,衛(wèi)星就必須“急剎車”,也就是近月制動,以確保衛(wèi)星既能被月球準確捕獲,也不會撞上月球,并由此進入近月點100公里、周期12小時的橢圓軌道。再經(jīng)過兩次軌道調整,進入100公里的極月圓軌道。
據(jù)了解,相比嫦娥一號在距月面200公里處被月球捕獲,嫦娥二號將在距月面100公里處進行制動,飛行速度更快,軌道更低,制動量更大,同時月球不均勻重力場對衛(wèi)星軌道的攝動影響也相應增大,這大大提高了對衛(wèi)星制動控制精度的要求。
高空蹦極85公里睜大眼看清“虹灣”
■時間點:三次近月制動之后
■扮演角色:傘兵
■所處位置:15公里近月點
■核心任務:拍攝虹灣預選著陸區(qū)圖像,為著陸任務做準備
當嫦娥二號衛(wèi)星進入100公里的極月圓軌道之后,衛(wèi)星將擇機變軌,進入100公里×15公里橢圓軌道與月球“親密接觸”——用CCD立體相機在 15公里近月點拍攝分辨率優(yōu)于1.5米的虹灣預選著陸區(qū)圖像,并驗證軌道機動與快速測定軌等相關技術,為后續(xù)著陸任務做準備。據(jù)介紹,月球上的高山和溝谷與地球大體相似,按月平面計算的話,有10公里左右的高山,也有10公里左右的溝谷,這對我們的衛(wèi)星控制技術和測控技術的要求更高了,因為弄不好就可能撞到月球上去。
進行15公里降軌,對將來嫦娥三號的著陸區(qū)進行高分辨率成像,是一個重要的風險環(huán)節(jié)。因為我國選擇的著陸區(qū)在月球的正面,所以降軌的時候必須在月球的背面。背面地面測控夠不著,在這種情況下,完全靠衛(wèi)星自主控制,所以這里面是有難度的。
除了這些風險,嫦娥二號地面應用系統(tǒng)總設計師李春來認為 ,熱控也是一個風險因素。嫦娥二號圓軌道是100公里,比嫦娥一號低100公里。軌道越低,月亮反射的能量越高,衛(wèi)星里面的溫度就越高。如果熱控沒做好,溫度一超過45℃,儀器就會關機。
滿負荷運轉半年拍照是主要工作
■時間點:降軌一至兩天后
■扮演角色:攝影師
■所處位置:主要在100公里環(huán)月軌道
■核心任務:獲得月表高程數(shù)據(jù),為后續(xù)著陸區(qū)優(yōu)選提供依據(jù)
衛(wèi)星在100公里×15公里軌道運行1~2天后,將返回100公里環(huán)月軌道,全部載荷將開機,繼續(xù)開展為期約半年的技術試驗和科學探測。
嫦娥二號衛(wèi)星將利用CCD立體相機和改進的激光高度計進行月面地形地貌探測,獲得分辨率優(yōu)于10米的月表圖像和更精細的月表高程數(shù)據(jù),為后續(xù)著陸區(qū)優(yōu)選提供依據(jù),同時為劃分月球表面的地貌單元精細結構、斷裂和環(huán)形構造提供原始資料。 (來源:半島網(wǎng)-半島都市報) [編輯: 郭新舉]
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