“嫦娥”再奔月球_北京周报
中国国家英文新闻周刊 日本語 Español Deutsch Français English 中 文
首页- 专题 转播到腾讯微博 转播到腾讯微博
“嫦娥”再奔月球
本刊记者 唐元恺 • 2010-10-27 • 来源:北京周报网
我要打印
我要纠错
【字号:

 

10月1日,中华人民共和国国庆日。2010年这一天的18时59分57秒,“嫦娥二号”探月卫星在四川西昌大凉山峡谷深处腾空而起……

选择这个有意义的时间,科学家们说并非“有意”。它似乎可以说是“天意”,因为,10月份只有3天可以实施运载火箭发射,每一次允许发射的时间范围仅有35分钟。

“分秒不差,‘嫦娥二号’再次实现了‘零窗口’发射!”中国探月工程高级顾问、曾任“嫦娥一号”首席科学家的欧阳自远院士赞叹道。“窗口”(launch window)是指运载火箭发射比较合适的一个时间范围。根据地球、月亮、太阳的运动规律,卫星进入地球月球转移轨道的窗口时间非常短,若与火箭分离时卫星没有准确地进入地月转移轨道入口,那么就需对卫星轨道进行调整,会使卫星上的燃料提前消耗,如果偏差过大,将影响后续任务的执行。据欧阳院士介绍,考虑到如果能在“窗口”前沿发射,有利于提高卫星在轨紧急处置能力,增加其深空探测内容,航天人自我加大压力,主动提出了“零窗口”发射的目标,即在专家计算出的18时59分57秒,分秒不差地将火箭点火升空。

“嫦娥”是中国神话中一位飞向月球的女神,中国人很自然地把月球探测工程以她的名字命名。它分“绕、落、回”三期。“绕”是指发射一个卫星探测器绕着月球工作1年左右,从2007年10月24日18时05分启程,到2009年3月1日16时13分精准落于月球预定撞击点,中国自主研制的首颗探月卫星“嫦娥一号”总共绕月飞行了5514圈,目的是全面、系统、综合地了解整个月球;“落”即发射软着陆器,在月球上进行巡视探测与精细考察;第三期则是发射软着陆器到月球上,考察采样后,在月球上发射火箭携带返回舱回到地球。此期工程完成后,有望再进一步实施载人登月。截至目前,世界上只有俄罗斯、美国和中国独立地将人类送上过太空。

作为中国探月二期工程先导星的“嫦娥二号”其实与“嫦娥一号”是“孪生姐妹”(一同研制生产完成、飞行状态完全相同的正样产品),最初她的身份是“姐姐”的备份星。2007年12月17日,在“嫦娥一号”卫星工程目标圆满成功后,绕月探测工程领导小组对备份星任务确定了这样的原则:作为月球探测卫星在2009年或2010年发射,技术有所进步。后来将其命名为“嫦娥二号”。

可作为“备份星”,“嫦娥二号”身上却恰恰几乎所有产品都没有备份,这也加大了研制难度。“‘改卫星’比‘造卫星’更需要严密的系统工程思维和总体思想。”中国探月工程原总设计师、现高级顾问孙家栋院士说,“嫦娥二号”选择以“嫦娥一号”的备份星为基础平台,并在备份星的基础上进行载荷和技术的适应性改造,“卫星研制队伍在这方面下了不少功夫。”

很自然,“嫦娥二号”比她的“姐姐”更聪明、更能干,不仅可以更准确、更快速地进入月球轨道,而且可以在更短时间内完成更艰巨的使命,为日后其众多“妹妹”未来的探月、登月行程创造更安全、更有利的条件。“大姑娘‘嫦娥一号’远嫁月球,先围着娘家绕了3圈,走了14天才到月球,而现在‘二姑娘’又要远嫁月球啦,我们希望她能够‘走捷径’,不再绕了,‘直航’(直接进入)38万公里的地月转移轨道,使之地月飞行时间缩短至不到5天。这样一方面节省了火箭的推进剂,另一方面可以留出时间在月球上做更多的试验。”现任中国探月工程总设计师的吴伟仁说,“这么做使我们选择发射‘窗口’的自由度小了,必须选择得更准确。另外,火箭的推力必须更大,入轨精度必须更高。”

“嫦娥二号”的任务内容颇多,往往是一环扣着一环,难度很高,更充满着风险。如与月球更为亲密的接触——飞行高度下降至距离月球表面只有15公里的地方,对未来月球探测器的着陆点进行拍照,这又是一次惊险、刺激的探索之旅,中国还从来没有在如此近的距离上观察过月亮。由于地月运行的原因,人们永远无法见到月球的背面,而实施近月点15公里、远月点100公里的轨道变轨,卫星就必须在月球无法朝着地球的那一面进行,可此时地面的遥测信号无法进行传递,“嫦娥二号”是不可人为干预和控制的,只能依靠其身上已经设置好的自主控制程序。在这一程序运行时,如果发动机点火不成功,那便有可能导致整个过程出现重大故障,只能等待下一月变轨的机会;而如果点火“过”了的话,卫星将面临致命危险;如果点火时间太长,又将造成卫星轨道低于15公里,毫无疑问,这会加大卫星撞上月球表面而粉身碎骨的可能性。

据北京航天飞行控制中心副主任、“嫦娥二号”卫星测控通信系统指挥部副指挥长麻永平介绍,为保证卫星安全运行,他们准备了108个应急预案,并在策略上做大幅度调整,保证发动机的关机点在地面观测站可以见到,“一旦卫星的轨控发动机出现问题,地面就能够采取有效措施,确保整个测控的顺利进行。”

“‘嫦娥二号’的任务就像是一期工程向二期工程的一个跳板。”新华通讯社评论说,她既继承了“嫦娥一号”卫星的许多成熟技术,又根据任务目标的不同,增加了很多新技术,对中国探月工程起到承上启下的作用。

在最新一期《航天器工程》杂志(Spacecraft Engineering)上,欧阳院士应邀发表文章,透露“嫦娥二号”的8大技术改进,除了轨道设计不同,新开辟了地月间“直航航线”、演练“嫦娥三号”软着陆前的15公里×100公里椭圆轨道(探月卫星首次如此近地接近月球表面)以外,还包括:将在距月球表面约100公里高度的极轨轨道上绕月运行,较“嫦娥一号”距月表200公里的轨道要低,有利于对重点地区做出精细测绘;直飞月球的方式对运载火箭的入轨精度和入轨速度提出了更高要求,执行此次任务的“长征三号丙”火箭,较之前护送“嫦娥一号”飞天的“长征三号甲”火箭增加了两个助推器;为获得着陆区的精细地形数据,“嫦娥二号”激光高度计(laser altimeter,利用激光测量卫星距地面高度的仪器)在月面上留下的“激光足印”间距更小,测距精度可达5米,从而获得月球上几个重点区域的高密度高程测量数据;“嫦娥二号”所携带的CCD(Charge-coupled Device,一种半导体器件,作用如同胶片一样,但它能够把光学影像、图像像素转化为数字信号)立体相机的空间分辨率由“嫦娥一号”时期的120米左右提高到小于10米,其它探测设备也有所改进,所探测到的有关月球的数据将更加详实;“嫦娥二号”的主要科学目标是对月球着陆区和其它重点区域进行精细测绘、立体成像,精细探测月面的元素成分与分布,月壤的电磁特性、粒度纬度和月壤层厚度,近月空间的环境等,将获得的这些更高空间分辨率的探测数据可以与“嫦娥一号”的探测数据进行互相校核;根据月球探测二期工程的要求,新增了X频段的测控,使得中国深空测控通信能力将扩展到“地球—火星”间的距离。

迄今为止,中国探月第一、二期工程共花了不到20亿元人民币,其中一期约14亿元,“其实这并不多,只相当于北京修两公里地铁、建从北京到上海的十几公里高铁的费用。”国家月球探测工程顾问、中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师龙乐豪院士披露道。他曾任“长征三号”甲、乙、丙火箭总设计师兼总指挥。

要实现“嫦娥”奔月,离不开火箭技术研发。在上世纪90年代中期,中国的火箭运载系数就达到了世界第3位。目前中国是世界上第3个掌握载人运载火箭、第2个掌握液氢液氧火箭发动机高空二次点火技术的国家,也是第1个具有完整运载火箭系列的发展中国家。而龙院士认为,中国需要研制新一代运载火箭,发展“重型”,探索重复使用等。“不过,研制一个新火箭一般需6年左右,估计至少到2015年我国新一代运载火箭才能首飞。”

至于“嫦娥二号”最终将以怎样的方式“谢幕”,科学家们大致有3种设想,但至今尚未下定论。第一种意见是“落月”,根据卫星在轨运行情况,为“嫦娥三号”等后续任务提供技术验证;第二种想法是让其“远嫁”,飞出地月环境,到更远的太空,以验证更远宇宙空间的深空探测能力;第三种设想是“回娘家”,让她沿着月地转移轨道,飞回地球并成为地球卫星。“最终采用哪种方式,还要看前期主要任务执行情况以及卫星的状态和能力。“到时候各方专家肯定要汇集到一起共同研究的。”“嫦娥二号”总设计师黄江川表示,一个最基本的思路是,会为“嫦娥二号”选择一个最具意义、可利用价值最大的归宿,“把卫星的命运放在整个探月工程及未来深空探测需求中自然是最合适的选择。”

在中国科学家看来,探月工程是一项和平利用太空的事业。“我们希望和有关国家和国际同行在平等互利的前提下开展更多的国际合作。”吴伟仁总设计师举例说,“在测控方面,欧洲航天局给了我们一些支持,而我们的科学数据也免费提供给他们,以资源共享。当然,我们的国情决定了必须依靠自力更生发展高新技术。”

“中国在月球探测方面走在了世界的前列。”在今年5月末、6月初北京举行的首届世界月球会议(GLUC)上,国际宇航联合会主席(IAF)伯尔尼·费尔巴赫博士(Dr Berndt Feuerbacher)表示,世界其它航天大国的代表们来到中国后,可以更多地了解了中国的一些经验、做法以及将来的计划。“各国在维护自己国家的核心利益的同时,应该齐心协力地合作开展月球探测活动。”

分享到: 更多
今日要闻更多
新疆地震致四级救灾应急响应启动
出入境管理法加重处罚三非外国人
政府采购法颁布10年节约6600亿资金
人社部专家建议退休年龄延至65岁
神九航天员身后福字成最受关注搭载物品
菲美今起举行海上联合军演
西班牙4-0胜意大利蝉联欧洲杯冠军
日本重启核电站 “零核电”宣告结束
香港新一届政府宣誓就职 胡锦涛提四点希望
胡锦涛会见香港特区政府新班子 提四点希望
北京周报中文E刊更多
2012年第7期
2012年第6期
2012年第5期
2012年第4期
2012年第3期
2012年第2期
2012年第1期
2011年第12期
专题导航更多

2012年全国两会

2012年3月14日,第十一届全国人民代表大会第五次会议在人民大会堂举行闭幕会,表决关于政府工作报告的决议草案。

辛亥革命100周年

辛亥革命的领导者是受过西方文化洗礼的新兴知识阶层,是接触过新思想,拥有新观念的时代青年。他们具有强烈的爱国意识和牺牲精神,正是他们,领导中国人民进行了一场轰轰烈烈的大革命,从而使古老的中国焕发了青春

中国共产党建党90周年
重建之路——汶川地震三周年
叙利亚政局危机
西藏和平解放60周年
视频更多
图片集更多