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2007年 “嫦娥”成功实现绕月飞行

2008年09月23日17:00  来源:人民网-传媒频道

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【标题】= 北京时间11月5日11时37分,嫦娥一号卫星第一次近月制动圆满完成,顺利进入环月轨道,成为我国第一颗月球卫星——“嫦娥”成功实现绕月飞行  
【作者】= 廖文根  
【日期】= 2007.11.06  
【版次】= 5  
【版名】= 视点新闻  
【专栏】= 热点解读  
【正文】=   


  经过10多天的长途跋涉,11月5日11时37分,随着第一次近月制动的成功完成,“嫦娥一号”终于与月亮相会,顺利进入环月轨道,成为中国第一颗月球卫星。“嫦娥奔月”的美丽传说终于成为生动的现实。

  “嫦娥”成功“牵手”月球,7日正式进入工作轨道

  国家航天局新闻发言人裴照宇5日介绍说,自10月31日嫦娥一号卫星开始奔月以来,卫星在地月转移轨道共运行114小时,行程436600公里。北京时间11月5日11时15分,嫦娥一号卫星首次飞达近月点,顺利实施第一次近月制动,22分钟后,卫星成功被月球捕获,进入周期为12小时,近月点210公里、远月点8600公里的月球极轨椭圆轨道。

  这标志着“嫦娥一号”已经成为一颗绕月卫星。

  据介绍,当嫦娥一号卫星飞临月球时,受月球引力的影响,卫星相对于月球而言,飞行轨道为一条双曲线轨道。卫星必须按照预定的时间、速度抵达预定的近月点,然后实施准确的制动控制,否则卫星将会与月球擦肩而过,或者撞上月球。因此,首次近月制动的时机非常宝贵,是整个卫星奔月飞行中最关键的一个控制点。

  为保证高速运动的卫星和月球准确进行空间交会,在地月转移轨道约114小时的飞行过程中,嫦娥一号卫星于11月2日10时25分左右顺利完成轨道修正,原设计的3次轨道修正由于变轨控制准确,取消了2次。裴照宇介绍说,嫦娥一号卫星将于11月6日11时左右进行第二次近月制动,将轨道调整为近月点200公里,远月点1700公里,周期为3.5小时的轨道;11月7日8时左右进行第三次近月制动,将轨道调整为周期127分钟,高度为200公里的极月圆轨道。届时嫦娥一号卫星正式进入科学探测的工作轨道。

  制动时机具有惟一性,“三大挑战”考验“嫦娥”环月

  为什么要对嫦娥一号卫星实施近月制动?

  绕月探测工程卫星系统副总设计师黄江川解释说,随着嫦娥一号卫星与月球的逐渐接近,它所受到的月球作用力也在不断加大,飞行速度将显著提高。在抵达近月制动点时,卫星飞行速度约为2.4千米/秒。如果不减慢飞行速度,卫星就无法被月球捕获进入环月运行轨道。

  “之所以分三次对卫星实施制动,主要是根据卫星上所携带发动机的推力大小设计的。”黄江川说,“这样,不仅能够减小每次控制的任务量,而且能够有效节约卫星携带的燃料。”

  “第一次近月制动要克服三大挑战。”北京航天飞行控制中心副主任麻永平介绍说:第一个挑战来自制动时机的惟一性。如果不能在月球捕获点实施近月制动,卫星就将与月球失之交臂,难以进入环月轨道;第二是月球空间环境的复杂性。我国卫星首次绕月飞行,我们对相应的空间环境还缺乏实际的了解和认识;第三个挑战来自对轨道的测量与控制。按照计划,嫦娥一号卫星要实施三次近月制动。第一次要把卫星的飞行速度从每秒2.4公里降到每秒2.06公里,进入周期为12小时的椭圆环月轨道,第二次要把速度降到每秒1.8公里,进入周期为3.5小时的环月轨道,第三次再降到每秒1.59公里,最终进入周期为127分钟的极月圆轨道。如果没有高精度的测定轨技术和轨道控制技术,很难保证这些任务的完成。

  卫星制动步骤复杂,成功充分证明实力

  “嫦娥一号”第一次近月制动是如何实施的呢?

  北京航天飞行控制中心总工程师王也隽介绍说,在实施制动前,北京飞控中心根据各测控站、船传回的数据,实时跟踪计算卫星的运行轨道情况,分析研究第一次近月制动的轨控策略,进行了充分的准备。

  他说,卫星近月制动发动机点火之前6小时和3.5小时,北京飞控中心分别计算出关于卫星进行姿态调整、轨道控制以及发动机点火的各项参数,在发动机点火前4小时和1小时各注入一次。这些数据和指令成为卫星实施近月制动的根据。

  绕月探测工程卫星系统副总指挥龙江介绍说,卫星制动大概分成三个过程:第一个步骤就是对卫星进行调姿,将卫星对太阳定向姿态转向要开始加速或减速的方向。卫星的姿态达到设计好的方向之后,开始第二个步骤——发动机点火,其目的是给卫星一个加速度或者是反方向的制动,减慢其飞行速度,收到“刹车”的效果,达到轨道控制的目的。第三步,将卫星转变为原来的常规姿态(对日定向姿态)。

  “这三个步骤都是比较复杂的。”龙江说,“在整个制动过程中我们都比较紧张,但信心非常足,因为我们的卫星状态和整个设计状态、各系统的保障都是非常有力的。制动成功也充分证明了我们整个队伍的实力。”

  实现最终探月目标,还有3个关键环节

  虽然嫦娥一号卫星已经成为了一颗真正的绕月卫星,但并不意味着“嫦娥一号”从此可以“高枕无忧”。

  龙江介绍说,在卫星实现绕月飞行之后,为完成最终的探月目标,还有三个环节需要解决。

  首先,卫星还要进行两次近月制动才能最终进入目标轨道,制动环节仍是最终实现探月任务比较关键的环节。第二,卫星进入目标轨道后,要实现载荷的科学探测,卫星必须保持一种“三体定向”的姿态:科学探测载荷要对月球进行定向,对月进行探测;为了保持足够的能源绕月飞行,卫星的太阳翼要对太阳进行定向;为了将科学仪器探测出的数据传回地球,卫星上的定向天线要实现对地球的定向。第三,由于月球的环境影响,在进入环月轨道后,卫星上的一些分系统如热控、供电等相关的工作模式还需要调整。

  “针对后续工作中的关键环节,我们在地面制定了很多保障措施,这些措施都通过了验证和试验。”龙江说,“可以讲,对完成后续的任务,我们整个研究队伍充满了信心。”(附图片)

  周大庆编制 新华社发

(责任编辑:燕帅)
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