共话“探月”

http://www.sina.com.cn 2007年10月12日16:49 航天员杂志

  记者:“嫦娥一号”工程有五大系统,包括月球探测卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测控系统和地面应用系统。发射一颗月球探测卫星,其任务的特殊性对五大系统都有什么特殊的要求?

  欧阳自远:“嫦娥一号”工程有五大系统。运载火箭系统的任务是成功发射,准确入轨。

  卫星系统的任务是精确变轨,绕月飞行,有效探测和确保一年寿命;月球探测卫星与地球卫星很不一样。月球环境很恶劣,温差很大,而所有探测仪器要保持在正负40度范围内工作,对温控要求高;。月球探测卫星要求三轴稳定,即太阳帆板对日,仪器对月,通讯对地,只要有一个对不上,就很难工作,这很苛刻;地球卫星只有两轴的问题,探测和通信都是对地方向,只要太阳帆板对日就可以工作。

  测控系统要确保跟踪完整,测量准确和指令无误。由于地球与月球的平均距离38万千米,因为太远了,我国已有的测控网远远不够,当前还没有建立完善的深空测控网。我们增加了两个直径18米的测控天线。目前我们在北京密云新建了一个直径50米的天线,昆明建了一个直径40米的天线,加上上海、乌鲁木齐两个直径25米的天线组成了一个甚长基线干涉测量系统(VLBI),辅助USB系统,联合起来才能达到测控要求。

  发射场系统的任务是精心组织,保障到位,测试规范和确保安全。

  地面应用系统要确保可靠运行,精心处理并取得成果。由于地月距离太远,探测数据传回地球衰减太大,起码需要直径40米以上的天线才能有效接收。在密云新建直径50米的天线,曲面有6个篮球场那么大,作为数据接收的主要天线。新建的昆明直径40米天线,作为备份,以确保科学数据的接收。

  从探月工程立项到发射只有3年多时间,我们充分利用已有的条件,以完满实现“嫦娥1号”的探测任务。

  记者:发射探月卫星并不是一件容易的事,一些技术难关需要攻克。请问现在这些问题都已经解决了吗?从我们自身系统来看还有什么担心之处?

  欧阳自远:嫦娥工程总指挥栾恩杰总结了四大难关。第一是轨道设计;第二是测控能力,;第三是月球探测卫星的三轴定位稳定;第四是远距离数据接收。另外还有卫星如何“过夜”的问题。我们的轨道是127分钟转一圈,一半时间有阳光照射,一半时间黑暗;一半时间有

能源,一半时间没有;热冷频繁交替,蓄电池必须频繁地充电,放电,再充电,再放电。特别是

  一年有两次月食,月全食时地球挡住太阳光大约5小时。因为没有能源,全部仪器都要关掉不能工作,但卫星里的温度又不能低于零下40度,不然一些设备会坏掉。我们的蓄电池能不能坚持5小时?充电放电反复多次,效率就会降低。通过论证,“嫦娥1号”卫星能熬过月食带来的挑战。

  记者:“嫦娥一号”的寿命为一年。请问一年后怎样处理它?

  欧阳自远:我们希望能延长探测时间,获得更多的科学数据。一年后如何处理有很多方案,一般公认的办法是撞击月球,欧空局的smart-1撞击月球并没有得到很有价值的科学成果。我们也不想让它自己掉下来,不如主动撞,至于结果,能捞到什么就捞什么。(笑)

  记者:如果是自动运行,它要多久才会自己掉下来?

  欧阳自远:不一定,这要看轨道。因为月球内部质量分布不均匀,它里面有一些“瘤子”,我们叫它“质量瘤”,有几个非常大,有的“瘤子”的直径有几百千米。卫星的轨道飞到“质量瘤”上空,就要下降一点。

  记者: 请问“嫦娥一号”的发射窗口与一般的地球卫星比较有什么不同?

  欧阳自远:月球的自转与公转周期相同,都是一个月。为了选择最优的位置进入环月科学探测轨道,考虑到日-地-月的相互运行关系,探月卫星的光照角、卫星的运行姿态、地面测控和数据传输的条件,计算结果表明,科学家设计了一条标称轨道,一个月内只有某一天是最理想的进入环月轨道,也就是一个月内只有一次机会进入环月轨道,因而发射的时机一个月就只有一次。在这一次发射的时段中,最理想是按时发射,这个时间称为零窗口。在零窗口前或后发射都将影响到升空后卫星的轨道调整,若偏离零窗口的时间太长,轨道调整的难度越来越大,消耗的燃料越多,甚至无法调整回归。针对“嫦娥1号”的轨道设计,可以接受的发射时间最好在零窗口及偏离后的35分钟之内。嫦娥1号月球探测卫星的发射窗口一旦错过,只得等待其他月份的某一天的另一个35分钟。

  卫星发射要求发射场的气象条件极其苛刻,对温度、湿度、平均风速、高空风速都有严格要求,并要求距发射中心30—40千米范围内无浓雾、雨、雪和雷电,能见度不小于20 千米。若发射窗口不具备发射条件,必须更改发射计划。为确保发射窗口,准备提前1—3天发射,让嫦娥1号环绕地球多运行1—3天,再按零窗口要求飞奔月球。

  记者:国外的探月情况如何?我们处于什么样的形势中?

  欧阳自远:我们就谈谈国外今后的月球探测计划。美国的计划是2008年进行绕月探测,2010-2011年发射软着落器,即落月,最快在2018年争取实现载人登月,2025年通过月球去

火星。这说明最近12年,他们还没有能力登月,也可以说今后10年,世界上没有一个国家有能力载人登月,美国的
火箭
和飞船都在重新研制。

  欧洲的计划概括来说全部比美国晚5年。日本计划今年发射绕月卫星“月神一号”月球探测卫星,2011年实现月球软着陆探测。印度计划2008年发射绕月探测卫星。俄罗斯计划2009年发射绕月探测卫星。英国、德国也想摆脱欧空局束缚,自己发射月球探测器。还有巴西也要探月。我们国家计划2007年发射月球探测卫星,2012年软着陆月球。

  总指挥栾恩杰说现在的形势是前有堵截后有追兵,是机遇也是挑战。总之,我们踏踏实实干自己的工作,争取在整体水平上不落后其它国家,时间上也不能太晚。

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