作為中國探月工程二期的先導星,嫦娥二號將飛向月球,執行二期工程部分關(guān)鍵技術(shù)試驗和繼續月球科學(xué)探測研究的任務(wù)。
與三年前的嫦娥一號飛行相比,這次任務(wù)有什么不同組成工程的各系統發(fā)生了什么樣的變化來(lái)自探月工程五大系統的負責人對此作出全方位解讀。
衛星:“探路先鋒”與月球更“親近”
【記者觀(guān)察】中國空間技術(shù)研究院研制的衛星,加上中國科學(xué)院研制的有效載荷,共同組成了“嫦娥二號”衛星系統。金黃色的立方體外表,很有些科幻味道。這顆被航天人稱(chēng)為“嫦娥二姑娘”的衛星跟嫦娥一號大小完全相同,與大多數地球同步軌道衛星和“神舟”飛船相比,則嬌小得多。
【專(zhuān)家解讀】如果說(shuō)嫦娥一號是為中國人開(kāi)啟通往月球之路的鑰匙,嫦娥二號就是實(shí)現最終目標的又一“探路先鋒”。嫦娥二號衛星總設計師黃江川介紹,僅從工程角度而言,這顆衛星的主要任務(wù)是驗證距月面100公里近月制動(dòng)的月球軌道捕獲技術(shù)、驗證100公里×15公里軌道機動(dòng)與飛行技術(shù)等6項關(guān)鍵技術(shù)。
沿著(zhù)科學(xué)家們設計的奔月“快速路”,嫦娥二號不再像嫦娥一號那樣在環(huán)繞地球的橢圓軌道上“逗留”數天,而是直接從地月轉移軌道飛向月球,奔月時(shí)間從12天縮短為5天。黃江川說(shuō),除此之外,這顆衛星環(huán)月飛行的高度由嫦娥一號的200公里變?yōu)?00公里,距月球更近。在軌工作期間,它還將降軌至15公里高度,對嫦娥三號備選著(zhù)陸區進(jìn)行拍攝。
這顆衛星的設計壽命是半年。對于半年之后它的“歸宿”,黃江川說(shuō),落月、飛到更遠的星空或是飛回地球軌道,需要在它在軌運行進(jìn)行到一定階段時(shí)才能決定。
火箭:新“搭檔”瞄準“移動(dòng)靶”
【記者觀(guān)察】同樣來(lái)自中國運載火箭技術(shù)研究院,長(cháng)征三號丙就像“金牌火箭”長(cháng)征三號甲的孿生兄弟,只是多出兩個(gè)助推器,如同兩枚尾翼鑲嵌在芯一級底部——這種“非全對稱(chēng)”式的外形,在“長(cháng)征”系列火箭里是唯一的。這一結構上的變化,把火箭的運載能力從2.65噸提升到了3.8噸。
作為嫦娥衛星的新“搭檔”,這枚火箭在嫦娥飛行中的“亮相”同樣短暫:天氣晴好的話(huà),肉眼能看到發(fā)射后約146秒時(shí)的一二級分離;云層如果過(guò)厚,火箭僅幾秒鐘就會(huì )“消失”在人們的視線(xiàn)里。它的結局與“前任”也是相似的:在完成把衛星送入預定軌道的任務(wù)后,火箭將以自我犧牲的方式墜落。
【專(zhuān)家解讀】之所以改用長(cháng)征三號丙火箭作為嫦娥二號衛星的運載工具,是為了實(shí)現工程的第一項目標:突破火箭直接將衛星發(fā)射至地月轉移軌道的發(fā)射技術(shù)?s短衛星的奔月路程和時(shí)間,看上去是多“送”了衛星一程,其實(shí)是以更大的推力給了衛星更高的初始速度。
火箭系統總指揮岑拯說(shuō),軌道的特殊性要求更嚴格的發(fā)射窗口。通訊衛星幾乎每天都有發(fā)射機會(huì ),嫦娥二號一年中卻只有幾天能夠發(fā)射,因此,確保準時(shí)發(fā)射對于火箭至關(guān)重要。為此,火箭工作人員在確保設計質(zhì)量正確、確保地面試驗充分、確;鸺c各大系統結合協(xié)調上下足了工夫。同時(shí),火箭還對遙測參數、延時(shí)存儲器等進(jìn)行了調整,以滿(mǎn)足“嫦娥二號”衛星精確入軌的要求。
“這是我們第一次執行到地月轉移軌道的發(fā)射任務(wù)。如果說(shuō)以往的發(fā)射是打固定靶,這次就是打移動(dòng)靶!贬f(shuō)。
發(fā)射場(chǎng):“零窗口”一如既往
【記者觀(guān)察】這是中國人已經(jīng)熟悉的一幕:乳白色的火箭乘著(zhù)橘紅色的火焰騰空而起,背景或是大漠孤煙,或是青山夕陽(yáng)。后一種畫(huà)面,就是西昌衛星發(fā)射中心的發(fā)射場(chǎng)。發(fā)射嫦娥二號的是二號塔架。以其97.7米的高度和發(fā)射長(cháng)三甲系列火箭的全覆蓋能力,這座建于1990年的發(fā)射架被稱(chēng)為“亞洲第一塔”。距離二號塔直線(xiàn)距離150多米處,矗立著(zhù)曾把嫦娥一號送上天的三號塔架。這兩座塔架已經(jīng)成為西昌著(zhù)名景點(diǎn)。
【專(zhuān)家解讀】發(fā)射場(chǎng)是嫦娥衛星飛天的港灣,也是火箭、衛星的“體檢中心”和“加油站”。發(fā)射場(chǎng)系統總指揮李尚福說(shuō),為確保嫦娥二號發(fā)射成功,發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行了包括更新測量雷達、更新遙測系統、改造光學(xué)儀器、優(yōu)化加注系統等在內的上百項技術(shù)改進(jìn),進(jìn)一步提高了可靠性和整體發(fā)射能力。
與嫦娥一號一樣,嫦娥二號發(fā)射瞄準的是“零窗口”。李尚福說(shuō),在35分鐘的窗口時(shí)間內,“零窗口”發(fā)射能比按照窗口后沿發(fā)射節省180公斤衛星燃料。對于所攜燃料僅1300多公斤的嫦娥二號衛星來(lái)說(shuō),這一點(diǎn)彌足珍貴。
測控:讓“風(fēng)箏”飛得更遠
【記者觀(guān)察】北京航天飛行控制中心、西安衛星測控中心、遠赴大洋的海上測量船、建于南美測控站以及歐洲空間局所屬測控站……北京飛控中心指控大廳長(cháng)12米、寬4米的巨幅顯示屏上,測控系統的各單元構成了一幅完整的畫(huà)面。90多臺工作臺加上身著(zhù)藍色防靜電工作服的工作人員,又是一個(gè)數字化的方陣。
【專(zhuān)家解讀】精確測軌和準確的軌道控制,是嫦娥二號測控的最大難點(diǎn)。增加一艘遠洋測量船、優(yōu)化軌道控制策略、研制S/X頻段統一測控系統、改造青島站和喀什站……測控系統的種種改進(jìn),都是圍繞這一點(diǎn)。同時(shí),測控系統預設了衛星入軌異常、變軌未能實(shí)施或滯后實(shí)施、發(fā)動(dòng)機故障等共106種預案故障模式,制定了153種故障處理對策。
更令人矚目的是嫦娥二號肩負的一項重要任務(wù)——驗證對嫦娥三號至關(guān)重要的X頻段測控技術(shù)。
“X頻段具有頻率高、傳輸帶寬寬等特點(diǎn),是未來(lái)深空探測的主用頻段!睖y控系統總設計師錢(qián)衛平介紹說(shuō),在嫦娥二號衛星上搭載X頻段應答機,與中國X頻段地面測控設備配合驗證X頻段測控體制,將為嫦娥三號任務(wù)積累測控經(jīng)驗,為未來(lái)更遠的深空探測奠定技術(shù)基礎。
“有了這個(gè)頻段,我們可以用更小的設備、更低的功率傳輸更多的數據,可以走得更遠!卞X(qián)衛平說(shuō)。他同時(shí)透露,中國深空測控網(wǎng)建設已經(jīng)啟動(dòng),未來(lái)幾年,將具備承擔太陽(yáng)系內航天器測控任務(wù)的能力。
“飛行器是風(fēng)箏,測控通信系統是風(fēng)箏線(xiàn),我們地面控制人員就是放風(fēng)箏的人!卞X(qián)衛平說(shuō)。
地面應用:給月球來(lái)個(gè)“特寫(xiě)”
【記者觀(guān)察】走進(jìn)嫦娥二號任務(wù)地面應用系統的總部——國家天文臺運控中心,如同走進(jìn)破譯嫦娥衛星“密碼”的“大腦”。從開(kāi)始奔月起,嫦娥二號獲得的探測數據就源源不斷傳輸到這里。它們結出的科學(xué)之果,會(huì )被這里的科學(xué)家們毫無(wú)保留地捧到中國和世界的公眾面前。廣場(chǎng)上那座精鋼雕塑所展示的,正是這個(gè)再次被人們關(guān)注的話(huà)題——“嫦娥奔月”。
【專(zhuān)家解讀】獲取月球表面三維影像、探測月球物質(zhì)成分、探測月壤特性、探測地月與近月空間環(huán)境……嫦娥二號的科學(xué)探測任務(wù),似乎與嫦娥一號并無(wú)明顯區別。但,探測的內容更多了,精度更高了。
地面應用系統總指揮劉曉群說(shuō),針對這個(gè)目標,置于嫦娥二號衛星平臺內的有效載荷發(fā)生了多處變化。嫦娥一號有效載荷8種,嫦娥二號則為7種。盡管嫦娥一號原有的干涉成像光譜儀被取消,但嫦娥二號的激光高度計、X射線(xiàn)譜儀等進(jìn)行了適應性改造。
與嫦娥一號到達近月軌道才打開(kāi)有效載荷所不同的是,嫦娥二號更加“勤奮”,一邊奔月一邊展開(kāi)有效載荷工作,從而更好地探測地月空間環(huán)境。而地面數據接收系統接收速率的提高,則為預計比嫦娥一號更多的數據建立起了一條更為順暢的傳輸通道。
嫦娥二號所攜CCD相機的分辨率有了量級性提高,從120米提高至優(yōu)于10米。劉曉群說(shuō),嫦娥一號拍下了中國人的第一幅月球全圖,距月球更近的嫦娥二號必將獲取更為清晰的月圖,尤其是嫦娥三號預選著(zhù)陸地區的高分辨率圖像。
劉曉群同時(shí)坦承,嫦娥一號月圖出現瑕疵不是有效載荷的問(wèn)題,而是后期處理時(shí)由于時(shí)間過(guò)于緊張出現的拼接錯誤!拔覀兗橙〗逃,再也不會(huì )出現這樣的失誤!
劉曉群說(shuō):“嫦娥一號準備的故障預案沒(méi)有用上。這次我們制定了十幾個(gè)故障預案,希望也用不上!(記者李清華、白瑞雪、田兆運、何宗渝、王玉山)
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【編輯:鄧永勝】 |
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