嫦娥”绕月的“中国特色”

　　10月24日，随着中国首颗月球探测卫星发射成功，嫦娥一号卫星开始了漫长的奔月之旅。

　　虽然比世界上第一颗探月卫星--前苏联的"月球1号"晚了48年9个月又22天，但揭开了中国航天深空探测时代新篇章的绕月探测工程，仍然以一系列鲜明的"中国特色"，广受国际航天界关注。

　　起步晚，起点高

　　对国际航天界而言，探月并不是新鲜事。

　　1958年，美国和前苏联先后启动探月计划；1959年10月，前苏联的“月球2号”成为第一个到达月球的人造天体；5年后，美国“徘徊者7号”月球探测器在月球上成功硬着陆；1969年7月20日，美国宇航员阿姆斯特朗和他的同伴奥尔德林，成功登上了月球，并留下了人类在外太空的第一个脚印……

　　绕月探测工程卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士说，全世界进行过月球探测的国家和地区有美国、前苏联、欧洲和日本。

　　“别人搞过了，我们还搞不搞？”绕月探测工程月球科学应用首席科学家欧阳自远回忆说，在工程立项过程中，就有人提出过这样的疑问。

　　“虽然我们起步较晚，但起点较高。”欧阳自远说，国际上无人月球探测经历了从月球近旁飞过探测、撞击月球探测、绕月探测、月球表面软着陆探测和采样自动返回等循序渐进的阶段，其技术难度逐渐递增。我国首次探月就采用了绕月探测方式，直接跨越了前两个阶段。

　　嫦娥一号卫星承担的探测任务，许多也是国外没有做过或没有做全的。欧阳自远说：“拿月球的三维影像图来说，现在世界上还没有。别的国家的是零散的，有空白，南北极他们没做好，我们要把它做出来。有了这个图，就能够帮助我们更好地了解月球的构造。”

　　“此外，我们还将探测月球表面14种具有重要资源意义元素的分布，而美国只做了其中5种。这些，都是我们自己独到的地方。”

　　“起步晚，起点高”，这是贯穿中国航天事业发展的一个显著特征。

　　1970年4月，我国发射的第一颗人造地球卫星东方红一号重量达173公斤，比美国、前苏联、日本和法国4个国家发射的第一颗卫星的重量总和还重；我国发射了第一艘载人飞船神舟五号，虽然比美、俄等国晚了几十年，但技术水平一点儿也不落后。

　　目前全世界发射了5000多个航天器。“中国数量不多，但是品种齐全，起点较高。”叶培建说。

　　“如果别人做过的事情我们都不用做，那么火车、汽车、飞机都不用造了。”欧阳自远说，况且，我国的第一次月球探测采用的是我们已经成熟的技术和现有条件，有信心将它做成功。

　　嫦娥一号卫星的平台以成熟的东方红三号卫星平台为基础进行研制，并充分继承中国资源二号卫星等现有产品的成熟技术，进行适应性改造。

　　“选用东方红三号卫星平台，是由于它的高度可靠性。”叶培建说。

　　“嫦娥”飞天所搭乘的是中国“长征”系列运载

火箭中可靠性最高的长征三号甲运载火箭，发射场是在具备国内一流水平的西昌卫星发射中心。

　　速度快，质量好

　　“绕月探测工程从立项到发射，只用了3年多时间，这不仅是我参与的几十项航天工程中最快的，与其他国家的探月比起来，时间也是短的，创造了奇迹。”叶培建说。

　　在我国的航天工程中，从立项到发射一般需要10年左右的时间。比如，载人航天工程是1992年立项，2005年实现首次载人飞行。

　　从国际上看，除了冷战期间两个大国的“急功近利”外，各国探月工程一般都需要10年以上的时间才能实施。日本刚刚发射成功的“辉夜姬”(“月光女神”)探月卫星，在1991年就开始立项研制。

　　2004年初，我国探月第一期工程批准立项，正式进入实施阶段。当年11月19日，绕月探测工程总体由方案设计阶段正式转入初样研制阶段，各分系统相应进入下一工程阶段。2005年12月29日，月球卫星初样完成，正式转入正样生产阶段。

　　叶培建说：“能在如此短的时间内研制完成，一方面是由于工程立足于现有成熟技术和装备，另一方面是由于中国航天战线的科研人员具有敢打必胜、雷厉风行的作风。”

　　“在3年多的时间里，我们大部分科研人员没有休过一个节假日。”叶培建说，“大家对加班加点干工作已经习以为常，有一年除夕夜我宣布10点钟下班，大家都很惊诧———今天下班怎么这么早？”

　　“在追求速度的同时，我们将产品质量的要求放在最为重要的位置。”国防科工委月球探测工程中心副主任郝希凡说，“航天是一项高风险的事业，我们力求做到一次成功。”

　　资料显示，在人类迄今为止所进行的123次探月活动中，成功率不到49%。

　　为了确保首发成功，“嫦娥”工程全系统开展了“两个100%”工作：一是所有单机、分系统和系统总体的设计都要进行全面的复查、复审、反思、质疑，不遗漏任何一个问题，复查工作要深入到研究室、工程组一级，要做到100%；二是所有产品的生产都要进行全面的复查复审，复查工作要深入到车间、工段一级，要做到100%。

　　“卫星发射成功的完美表现，让我们对完成后面的工程任务充满信心。”郝希凡说。

　　花费少，收益高

　　搞探月工程到底值不值？

　　每次作报告或讲座时，欧阳自远总会给人们算这样一笔账：探月工程一期的总经费是14亿元人民币，这相当于在北京建两公里地铁的经费。并且，这14亿元是要分到三四年使用，每年最多4亿元。

　　“我们国家年国民经济生产总值是20多万亿元，每年承担4亿元，应当说，这笔费用我们出得起。”欧阳自远说。

　　为了让有限的经费花出最大的效益，参与工程的科研人员处处精打细算。“我们不追求‘豪华配置’，整个系统的各项指标刚好能满足工程要求，虽然这需要我们付出更多的劳动，但我们认为很值！”参与卫星研制的主任设计师饶炜说。

　　建立一套深空探测网需要数十亿美元，我国科研人员就使用天文观测网和航天测控网相结合的办法，达到同样的功能；研制过程中，虽然经常加班加点，但从总指挥到一般工作人员，没有因此领过一分钱奖金……

　　“工程大部分创新是集成创新，集成得特别合理，用小的代价取得大的效益。”绕月探测工程总设计师孙家栋说，“我们把能用的成果都用上了，需要攻关的关键都攻了下来，形成了一个完整的系统。”

　　有人计算，美国在阿波罗计划中大约每投入1美元就有4—5美元的回报。

　　“现在谈‘嫦娥’的直接回报还为时尚早，但它对整个航天事业的推动作用却是显而易见的。”工程总指挥栾恩杰说，工程对我

　　国大推力运载火箭的研制、月球相关科学技术的发展，已经起到了明显的推动作用。

　　随着工程的展开，中国开始在探月领域占有了一席之地，不仅中国科学家频频应邀参加相关国际会议，第八次国际月球探测与应用大会还首次在中国召开。

　　“‘嫦娥’工程的实施，必将对树立国家形象，增强民族自豪感和凝聚力，起到不可替代的作用。”栾恩杰说。

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　　嫦娥一号上的“第一”

　　我国首次绕月探测工程，将开创我国航天史上的多项第一。

　　———第一次探测月球。嫦娥一号卫星是我国首次开展对地球以外天体进行探测的飞行器，主要任务是携带有效载荷进入环月轨道对月球进行科学探测。

　　———第一次突破地球近地轨道。月球距离地球的平均距离为38万公里，从地球到达月球轨道至少需要10次较大的轨道控制，而

神舟六号飞船仅需要3次左右的轨道控制。

　　———第一次为月球“画像”，真正用立体相机来获得月球三维影像。我国这次绕月探测工程的4个科学目标中，第一个科学目标即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。

　　———第一次探测月球表面元素。这次绕月探测工程的一项重要科学目标，是分析月球表面有用元素及物质类型的含量和分布，对月球表面有开发利用和研究价值的元素含量与分布进行探测。我国将在美国探测的5种元素的基础上，再增加9种，共探测14种元素的分布。

　　———第一次利用微波辐射计探测月壤厚度及其分布。虽然以前对月探测也曾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。

　　———第一次在航天器的测控中引入天文测量手段。我国目前的测控站只能支持近地航天器的测控，还没有专门的深空测控站，因此在绕月探测工程中引入了天文手段以补充现有航天测控网不足的方案。用于观测恒星的大型射电望远镜，将在嫦娥一号卫星测控任务中发挥重要作用。

　　———第一次利用国际联网对航天器进行深控。欧洲空间局的库鲁站、新诺舍站、马斯帕拉马斯3个测控站，以及智利的CEE测控站，将采用国际通用的传输协议对嫦娥一号卫星提供测控支持。

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　　 卫星海上测控7大新特点

　　中国卫星海上测控部主任饶顺和10月24日在接受新华社记者专访时说，与其他卫星海上测控任务相比，这次保障嫦娥一号卫星任务的技术难度、复杂程度和工作强度都超过了以往，主要有7个新特点：

　　—测控周期长。从第一次近地点变轨段至月球捕获段每天都有不少于10小时的跟踪任务，并且高仰角弧段多，总测控时间长达12-14天，对设备可靠性和参试人员素质的要求更高。

　　—测控距离远。地月距离远，测控技术上属深空测控范畴，测控距离相比以往远了近10倍。

　　—测控要求高。在整个飞行过程中，轨道控制次数多，关键测控事件多，条件苛刻。由于地-月-卫星时空关系的限制，要求每次都必须按计划确保成功，一旦错过变轨机会，将可能造成整个任务的失败。

　　—测量海域广。测量船需要边机动边测控，转战千余海里。

　　—测量工况设计复杂，可调整余地小。测量点位和机动时间固定，工况设计既要满足按时到达预定海域，同时必须考虑航行安全、测控通信天线无遮挡等因素。

　　—在测控软件上，首次使用新开发的深空测控软件，许多轨道计算模型以前从未涉及。

　　—在工作模式上，遥控采用“远程监控、透明传输”模式，同时，测量船具备应急发送指令的能力。

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　　38万公里奔月路 ——详解嫦娥一号飞行路程

　　10月24日，凝聚无数目光的“中国嫦娥”将搭载长三甲火箭告别“故乡”，开始出使月球的旅程。

　　国防科工委有关负责人透露，嫦娥一号卫星将于11月7日进入自己的“工作岗位”———周期127分钟、轨道高度200公里的环月轨道。

　　从10月24日发射升空，到抵达遥远的“月境”，在长达十多天的日子里，“中国嫦娥”将如何走完38万公里的漫漫旅程？

　　在接受新华社记者采访时，有关专家详细解析了嫦娥一号卫星的飞行路线图。

　　■“借力飞天”

　　伴随发射点火的巨大轰鸣，在长三甲“大力士”的托举下，“嫦娥”将首先被送入近地点200公里、远地点约5.1万公里、运行周期约为16小时的超地球同步转移轨道。

　　随着星箭分离，“嫦娥”将开始孤寂的旅程。接下来，整个飞行过程都将依靠“嫦娥一号”自身的控制系统与推进系统来实现。

　　■“绕地而行”

　　在发射完成后的7天时间里，嫦娥一号实际上是以一颗“地球轨道卫星”的面目，在调相轨道展开自己的旅行。

　　但不同寻常的变化将有条不紊地发生：

　　随着第1次远地点的加速，卫星的近地点高度将被抬高至600公里，但轨道周期仍为16小时。在16小时轨道运行数十小时之后，嫦娥一号卫星将进行第1次近地点加速，将自己送入周期为24小时的停泊轨道上。在这个轨道上，“嫦娥”将进行长达3天的“耐心”飞行。

　　据悉，根据事先制定的预案，嫦娥一号卫星在停泊轨道上将有1-3天的“变量”。科研人员通过这样的设计以解决发射日期后延的问题，增加发射机会。“发射每延后一天，在24小时轨道的运行时间将减少一天。”嫦娥一号卫星副总设计师黄江川说。

　　但平静只是暂时的。在停泊轨道飞行3天后，嫦娥一号将实施第2次近地点加速，将自己送入远地点高度12.8万公里、周期为48小时的大椭圆轨道。

　　在这个轨道上，嫦娥一号将创下中国航天器到达的最远距离。

　　■“奔月之路”

　　10月31日，当嫦娥一号的飞行第3次“莅临”近地点的时候，一个令人激动的时刻也将来临———此时，嫦娥一号将实施第3次近地点加速。顺利完成后，卫星的飞行速度将提高到接近第二宇宙速度的10.9公里/秒，进入远地点高度为38万公里的奔月轨道，开始向着月球飞去。

　　专家指出，在奔向月球的飞行过程中，将根据测定轨的情况以及前几次变轨的情况，可能适当安排2至3次中途修正，使它能够按照预定的设计要求到达近月点。

　　■“嫦娥绕月”

　　在地-月的通道上，嫦娥依然将孤独地飞行将近5个昼夜。

　　经过长途跋涉，承载无数传说的月球将终于出现在“中国嫦娥”的眼前。此时，高速飞行的嫦娥一号卫星将放缓自己的脚步，开始第一次“刹车”制动，以使自己被月球捕获。

　　也就在这一刻，月球将正式拥抱来自中国的“信使”。这一天，时间将被定格在“11月5日”。这一刹那，中国嫦娥一号将成为一颗真正的“月球卫星”。

　　激动人心的时刻之后，必须的调整仍将进行。经过第二次、第三次的制动，嫦娥一号卫星绕月运行的椭圆轨道将逐步变为轨道周期127分钟、轨道高度200公里的环月轨道。

　　至此，来自中国的“嫦娥”将正式进入为之精心选定的地方……用整整一年的时间，静静地萦绕、端详着那华夏子孙千年的梦想之地，并向远方的“亲人们”传递着她所看到的信息……

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