按照計劃,嫦娥二號衛星將于10月1日至3日擇機發(fā)射。嫦娥二號衛星系統總設計師黃江川表示,與嫦娥一號相比,嫦娥二號的難度系數要大得多,也面臨多重風(fēng)險,目前已采取多種措施應對。
能否順利進(jìn)入地月轉移軌道
能否順利進(jìn)入地月轉移軌道,是嫦娥二號遇到的第一道難關(guān)。
根據地球、月亮、太陽(yáng)的運動(dòng)規律,衛星進(jìn)入地月轉移軌道的窗口時(shí)間非常短,如果星箭分離時(shí)衛星沒(méi)有準確進(jìn)入地月轉移軌道入口,將需要對衛星軌道進(jìn)行調整,而這會(huì )使衛星上的燃料提前消耗。如果偏差過(guò)大,還將影響后續任務(wù)的執行。
嫦娥二號火箭系統總設計師姜杰表示,針對這一關(guān)鍵技術(shù),型號組織了第三方復核復算工作,保證技術(shù)狀態(tài)受控。
近月制動(dòng)能否精準“剎車(chē)”
點(diǎn)火發(fā)射后,嫦娥二號乘坐“直達電梯”向月宮飛奔而去。在這當中,第一次近月制動(dòng)至關(guān)重要。
按照計劃,剎車(chē)成功后,衛星會(huì )處在近月點(diǎn)200公里、遠月點(diǎn)8000公里左右的橢圓軌道上。這時(shí)候衛星不可能跑出月球的引力范圍,成為一顆月球衛星。
這當中面臨的最大風(fēng)險是能否精準“剎車(chē)”,即衛星通過(guò)近月制動(dòng)能否被月球重力場(chǎng)捕獲。
黃江川說(shuō),如果“剎車(chē)”力量不夠,衛星會(huì )飛出月球的引力范圍,不能被月球捕獲。相反,如果“剎車(chē)”力量過(guò)大,衛星就會(huì )撞上月球,后果不堪設想。
他說(shuō),設計人員經(jīng)過(guò)極其精確的分析求解,并建立了相關(guān)的數學(xué)模型,反復確認相關(guān)系統間的接口關(guān)系,找到了精準“剎車(chē)”的方法。
衛星自主控制程序能否保證準確變軌
嫦娥二號的一個(gè)特殊任務(wù)是從100公里的圓軌道過(guò)渡到近月點(diǎn)15公里、遠月點(diǎn)100公里的橢圓軌道。這一動(dòng)作一方面將驗證衛星的測定軌技術(shù),另一方面也對后續工程的備選著(zhù)陸區進(jìn)行高分辨率成像。
嫦娥二號測控系統總設計師錢(qián)衛平說(shuō),月球運轉的自轉周期和它繞地球的公轉周期一樣,都是近1個(gè)月的時(shí)間,所以在地球上始終只能看到月球的一面,另一面則永遠無(wú)法看到。嫦娥二號要成像的備選著(zhù)陸區在月球的正面,就是月球朝著(zhù)地球的一面。這樣衛星必須在月球無(wú)法朝著(zhù)地球的那一面變軌。而此時(shí),地面的遙測信號無(wú)法進(jìn)行傳遞,只能依靠衛星上已經(jīng)設置好的自主控制程序進(jìn)行。
同時(shí),如果點(diǎn)火時(shí)間過(guò)長(cháng),會(huì )造成衛星軌道低于15公里。根據人類(lèi)現有月球探測數據,月球上最高的山在10000米以上。如果衛星點(diǎn)火的時(shí)機不對,就會(huì )加大衛星撞上高山的可能性。
特殊空間環(huán)境是否影響通訊
奔月過(guò)程中,嫦娥二號還將面臨一項挑戰——日凌現象。
日凌是指太陽(yáng)、探測衛星和地面站的數據接收天線(xiàn)恰巧在一條直線(xiàn)上,太陽(yáng)產(chǎn)生的強大的電磁波將干擾地面站的天線(xiàn)接收衛星信號,從而造成通訊中斷的現象。
“還有一種風(fēng)險來(lái)自月球具有的特殊空間環(huán)境!秉S江川所說(shuō)的“特殊空間環(huán)境”主要是指月球表面的物質(zhì)分布非常不均勻,造成月球不同區域的重力場(chǎng)并不一樣。因此,衛星在軌運行期間,其軌道要經(jīng)常進(jìn)行維護。
此外,太陽(yáng)每11年左右都有一個(gè)活躍期,會(huì )形成太陽(yáng)風(fēng)暴。這對衛星會(huì )造成多種效應影響,如果嚴重的話(huà)可能造成電子元器件或者設備損壞。在嫦娥二號在軌運行的預定時(shí)間內,正好臨近太陽(yáng)風(fēng)暴活躍期,衛星也將面臨這方面的挑戰。
黃江川介紹,技術(shù)人員在產(chǎn)品設計和研制過(guò)程中已經(jīng)考慮到了太陽(yáng)風(fēng)暴的可能危害,并做了一些抵抗性試驗,加強了衛星這方面的抵抗能力。
錢(qián)衛平說(shuō),一旦出現日凌現象,會(huì )提前把一些需要執行的指令通過(guò)注入,把它提前放在星上,即使我們看不到衛星,衛星也能按照我們預先設置在星上的指令去正常執行,保證衛星的安全。
懸殊溫差如何應對?
與嫦娥一號200公里環(huán)月軌道不同,嫦娥二號的環(huán)月軌道調整為100公里圓軌道和100公里×15公里橢圓軌道!敖(jīng)我們驗證證實(shí),和200公里軌道相比,100公里軌道上的熱流增加了20%至30%!秉S江川表示,嫦娥二號的100公里軌道工作環(huán)境將面臨100攝氏度左右的高溫,冷暖差異將達300攝氏度左右。
如何抗拒來(lái)自太陽(yáng)光的高溫照射,又如何抵御冰點(diǎn)以下的寒冷?嫦娥二號熱控系統主任設計師向艷超介紹說(shuō),團隊給衛星設計了由十幾層薄如蟬翼的覆膜組成的金色“嫁衣”,這件外衣有著(zhù)特殊的結構,可以傳導星內的熱量,有效形成星內熱平衡環(huán)境,嫦娥二號穿上它,就如置身在四季如春的空調間。
太陽(yáng)翼是否會(huì )失效
處于工作狀態(tài)的衛星基本上都是靠太陽(yáng)翼來(lái)供電,太陽(yáng)翼也是最直接接觸外部環(huán)境的衛星部件。
一般情況下,衛星的太陽(yáng)翼會(huì )自動(dòng)調整至與太陽(yáng)光垂直的角度,以保證太陽(yáng)光線(xiàn)能夠直射到太陽(yáng)翼上。
“但是,嫦娥二號處在高溫環(huán)境中,太陽(yáng)光的持續直射可能造成帆板溫度過(guò)高而失效!毙l星GNC系統主任設計師戴居峰說(shuō),國外已經(jīng)有探月衛星因為太陽(yáng)翼失效而導致整星失蹤。
他介紹,為了使嫦娥二號的太陽(yáng)翼帆板在高溫環(huán)境中保持良好的工作狀態(tài),技術(shù)人員采用多種方法來(lái)保護帆板。本報記者 陳瑜 付毅飛
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【編輯:鄧永勝】 |
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