嫦娥二號任務(wù)是我國實(shí)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(shù)的先導星,嫦娥二號衛星擔負著(zhù)探月一期工程和二期工程之間承上啟下的作用,其任務(wù)實(shí)施過(guò)程有五大關(guān)節點(diǎn)。
關(guān)節點(diǎn)一:發(fā)射——“嫦娥”再次飛天
將嫦娥一號衛星送上太空的是長(cháng)征三號甲運載火箭,而本次發(fā)射將使用長(cháng)征三號丙運載火箭。
中國運載火箭技術(shù)研究院總體設計部高級工程師李聃說(shuō),長(cháng)征三號甲系列火箭包括長(cháng)征三號甲、長(cháng)征三號乙和長(cháng)征三號丙三種構型。長(cháng)征三號甲系列火箭的電氣系統的單機、發(fā)電機等基本可以通用,差別在于長(cháng)三乙是在長(cháng)三甲的基礎上捆綁了4個(gè)助推器,而長(cháng)三丙是在長(cháng)三甲的基礎上捆綁了2個(gè)助推器。
從運載能力上看,長(cháng)三甲火箭的標準地球同步轉移軌道運載能力是2600公斤,長(cháng)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(cháng)三丙的運載能力為3800公斤。
“因為嫦娥二號的起飛重量是2480公斤,不必使用長(cháng)三乙;但嫦娥二號要直接進(jìn)入地月轉移軌道,而長(cháng)三甲的運載能力不足以把衛星送入地月轉移軌道,所以最后選擇使用長(cháng)三丙!崩铖跽f(shuō)。
關(guān)節點(diǎn)二:地月轉移——直接快速奔月
火箭發(fā)射后的146.6秒、257.9秒和332.4秒將分別進(jìn)行二級分離、拋整流罩和三級分離,在發(fā)射后的1533秒進(jìn)行星箭分離后,衛星將進(jìn)入近地點(diǎn)高度200公里、遠地點(diǎn)高度約38萬(wàn)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(guò)度軌道飛行7天后再進(jìn)入地月轉移軌道開(kāi)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(gè)比方,嫦娥一號是我們的大姑娘,大姑娘遠嫁月球,先圍著(zhù)‘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(jìn)入38萬(wàn)公里的奔月軌道!碧皆鹿こ炭傇O計師吳偉仁說(shuō),這樣既可以節省火箭推進(jìn)劑,也可以為衛星探測和試驗留出更多時(shí)間。
關(guān)節點(diǎn)三:近月制動(dòng)——深空中的“急剎車(chē)”
當星箭分離后衛星將進(jìn)入地月轉移軌道時(shí),其速度將超過(guò)第一宇宙速度,達到約11公里每秒。此后,嫦娥二號衛星將經(jīng)歷太陽(yáng)翼展開(kāi)、修正軌道、空間環(huán)境探測、巡航、X頻段測試實(shí)驗、紫外導航試驗等步驟,這個(gè)過(guò)程將歷時(shí)約112小時(shí),與嫦娥一號衛星的114小時(shí)大致相當。
當衛星到達月球附近的特定位置時(shí),衛星就必須“急剎車(chē)”,也就是近月制動(dòng),以確保衛星既能被月球準確捕獲,也不會(huì )撞上月球,并由此進(jìn)入近月點(diǎn)100公里、周期12小時(shí)的橢圓軌道。再經(jīng)過(guò)兩次軌道調整,進(jìn)入100公里的極月圓軌道。
“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(jìn)行制動(dòng),飛行速度更快,軌道更低,制動(dòng)量更大,同時(shí)月球不均勻重力場(chǎng)對衛星軌道的攝動(dòng)影響也相應增大,這大大提高了對衛星制動(dòng)控制精度的要求!辨隙鸲栃l星總設計師黃江川說(shuō)。
關(guān)節點(diǎn)四:降軌——與月球“親密接觸”
當嫦娥二號衛星進(jìn)入100公里的極月圓軌道之后,衛星將擇機變軌,進(jìn)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(diǎn)拍攝分辨率優(yōu)于1.5米的虹灣預選著(zhù)陸區圖像,并驗證軌道機動(dòng)與快速測定軌等相關(guān)技術(shù),為后續著(zhù)陸任務(wù)做準備。
“月球上的高山和溝谷與地球大體相似,按月平面計算的話(huà),有10公里左右的高山,也有10公里左右的溝谷,這對我們的衛星控制技術(shù)和測控技術(shù)的要求更高了,因為弄不好就可能撞到月球上去!眳莻ト收f(shuō)。
關(guān)節點(diǎn)五:升軌——繼續相關(guān)技術(shù)試驗和科學(xué)探測
衛星在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(kāi)機,繼續開(kāi)展為期約半年的技術(shù)試驗和科學(xué)探測。
嫦娥二號衛星將利用CCD立體相機和改進(jìn)的激光高度計進(jìn)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據,為后續著(zhù)陸區優(yōu)選提供依據,同時(shí)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。
此外,嫦娥二號衛星還將利用改進(jìn)的γ/X射線(xiàn)譜儀、微波輻射計、空間環(huán)境探測儀等設備,對月表元素和物質(zhì)成分、月壤特性、地月空間環(huán)境進(jìn)行探測,以估算月壤厚度,獲得更高空間分辨率和探測精度的元素分布圖。
對于嫦娥二號的最終命運,黃江川表示,有可能將根據衛星在軌運行情況對月球做補充探測并最終落月,也有可能讓其飛出地月環(huán)境或回“娘家”。最終采用哪種方式還要看前期主任務(wù)執行情況以及衛星的狀態(tài)和能力。
“到時(shí)候各方專(zhuān)家將匯集在一起,共同研究決定嫦娥二號衛星的最終命運,為其選擇一個(gè)可利用價(jià)值最大的歸宿!(記者何宗渝、白瑞雪、王玉山、陳玉明)
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【編輯:鄧永勝】 |
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