“嫦娥”怎样奔向月球?

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　　承担卫星测控任务的远望号测量船 黄学卫供图

　　我国绕月探测工程首战告捷，嫦娥一号卫星在西昌发射成功，但要到抵达远在月球的“工作岗位”，嫦娥一号卫星还需飞行100万公里，需要付出大约13天18小时的飞行时间。

　　“嫦娥”将如何成功到达38万公里外的“工作岗位”?专家们为我们作了解答。

　　 机遇与风险并存

　　“到目前为止，只有欧空局的探月是第一次就成功的。在人类迄今开展的100多次探月活动中，成功率不到50%。”很多专家都这么说。而根据月球探测工程中心掌握的资料统计，截至2007年10月，世界上共进行了123次月球探测活动，其中美国发射了56颗月球探测器，俄罗斯(苏联)发射了64颗月球探测器，日本2颗，欧空局1颗，成功60次，失败63次，成功率不到50%。

　　“嫦娥”绕月探测工程会遇到哪些风险?

　　国防科工委月球探测中心副主任郝希凡认为，最大的风险来自3方面:一是可靠性问题，航天任务和系统十分复杂，存在不可知因素;二是一些无法预知的空间环境因素也可能构成威胁;三是我们第一次发射月球卫星，技术上可能还存在认识不到的问题。

　　探月工程首席科学家欧阳自远认为，探月工程面对一些难题正在不断探索解决。

　　比如，地球的卫星只要两个轴就够了，所有的仪器对地，翻板对太阳，只要两个对准了，就可以干活了。而月球探测器不行，必须所有的仪器对月亮；通讯天线要时刻对准地球，不然信号过不来，也接收不了指令；第三翻板要对太阳，不然没有电源。主要的难题是太阳、地球、月亮都在转动，卫星也在转动，这几个角度需要时时刻刻对准，才能工作。否则，要么照相以后传不下来，要么没有能量。

　　又如，以往地球接收探测器信号的距离是几万公里，现在高达38万到40万公里，那么遥远的信号传下来衰减得非常厉害，中间的损耗是非常大的，如何保证信号的远距离传输也是一个难题。

　　月食也是一大考验。当月球探测器穿过月食阴影区时，得不到阳光照射，会导致它的太阳能电池帆板缺乏电源，也会引起月球探测器温度急剧下降。月食对卫星蓄电池组的低温放电能力、温度维持能力和各设备的低温耐受能力提出了严峻挑战。

　　欧阳自远表示，面对种种难题，科学家在技术上已有一些解决方案和设想，但技术问题很复杂，短时间内难以取得很大进展，会在上天后根据实际情况随时调整。

　　 披荆斩棘飞天路

　　“嫦娥一号”发射升空后的飞行路径大体是：首先，加速到地球的第一宇宙速度(每秒7.9公里)，进入围绕地球飞行的轨道;此后，加速到每秒11.2公里，脱离地球、进入地月转移轨道，飞向38万公里外的月球；最后进入绕月飞行轨道。有专家把这三个阶段称为调相轨道、地月转移轨道、月球捕获轨道。

　　能否顺利进入月球捕获轨道，是中国航天技术面临的一大难点。一些专家认为，恰到好处地实现减速、调整轨道，让“嫦娥一号”被月球引力“捕获”成为绕月卫星，需要地面测控系统准确测量“嫦娥一号”各种参数，适时准确发出指令，才能保证“嫦娥一号”在绕月轨道上进入工作岗位。否则，“嫦娥一号”很可能掠过月球，飞向深空，遗憾终生，或者撞毁在月球表面。

　　为使嫦娥一号成功进入月球捕获轨道，科学家们将按计划先后实施4次加速、3次中途轨道修正、3次近月制动共10次变轨。为此，将对卫星发动机实施10次点火控制，北京航天飞行控制中心专家介绍如下。

　　第一次点火，在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。

　　第二、三、四次点火，让卫星不断加速: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，进入地月转移轨道，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，相当于用步枪击中20公里外靶子靶心的难度，即使奥运射击冠军也望洋兴叹。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:当卫星看到月球时，如果不能成功“刹车”，就会沿切线与月球擦身而过，飞向深空。因此，“刹车”控制被看作是最关键也是风险最大的一次，决定着嫦娥一号卫星能否成为一颗月球卫星。

　　第九、十次点火，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，开始科学探测工作。

　　 几大系统保“奔月”

　　我们的“嫦娥”并不孤单。为了让嫦娥顺利完成使命，我们的科技人员作了细致入微的安排。

　　送嫦娥上路的是被人们称为金牌火箭的长征三号甲火箭，她迄今已成功完成了14次发射。再有，“嫦娥一号”是以东方红三号卫星平台为基础研制的，而长三甲火箭最初就是为发射东方红三号通信卫星研制的。至今，长三甲火箭同东三平台已“联姻”多次，每次发射都取得了圆满成功。

　　来自中国运载火箭技术研究院的信息显示，长征三号甲火箭在充分继承原有长征型号火箭成熟技术的基础上，采用了百余项新技术，并且在研制中突破了氢氧发动机、四轴惯性平台和全数字姿态控制系统、氢能源伺服机构、冷氦增压系统等关键技术。

　　一位西昌卫星发射中心的技术人员介绍，根据国际发射市场反馈的信息，我国的火箭性价比较高，可靠性较好。长征三号甲运载火箭从诞生到现在的发射成功率是100%，可以同美国、欧盟和俄罗斯的同类火箭媲美。

　　金牌火箭只是绕月探测工程五大系统之一。据国防科工委有关人士介绍，绕月探测工程总共包括卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用五大系统。

　　卫星系统: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。

　　运载火箭系统:主要任务是将卫星送入近地点约200公里、远地点约5100公里、轨道倾角31度的超地球同步转移轨道。

　　发射场系统:西昌卫星发射中心承担卫星发射任务，为发射任务提供通信、气象和其他技术勤务保障。

　　测控系统:负责运载火箭发射和卫星整个飞行任务期间的轨道测量、遥测监视、遥控操作、飞行控制以及卫星探测计划的实施与操作管理等任务，并通过高精度的测定轨，为地面应用系统处理科学数据提供轨道数据保障。

　　地面应用系统:主要任务是科学探测业务运行管理，科学数据接收、存储和管理，科学数据处理、应用和研究等。

　　几大系统组成了有机整体，齐心协力为“嫦娥”奔月保驾护航。