院士张履谦：嫦娥卫星测量月球三维图领先世界

　　张履谦

　　嫦娥一号即将升空，做客新浪网“嫦娥工程系列访谈”的嘉宾是中国工程院院士张履谦与首都科学讲堂公益大使荀焱，张履谦院士介绍说嫦娥一号的发射首先要攻克的问题就是平均38万公里的远距离测控，是中国现有测控距离的10倍。以下为访谈实录：

　　主持人：各位网友大家好！今天做客新浪网“嫦娥工程系列访谈”的嘉宾是年过八旬的张履谦院士和首都科学讲堂的公益大使荀焱老师。荀老师将担任嘉宾主持，请荀老师先给网友介绍一下张履谦院士。

　　荀焱：各位网友大家好，我很荣幸参加这次首都科学讲堂跟新浪合办的探月论坛，我们希望跟新浪一起，在这个探月热潮中掀起大家对中国航天事业的关注。我们很荣幸地邀请到了早一辈的航天人、中国工程院张履谦院士。张履谦院士是我国通信气象卫星探测方面的权威人士，是我们航天领域的奠基人之一。

　　主持人：请张院士给网友介绍一下您所研究的领域。

　　张履谦：实际上我的工作做得很少。我到航天事业从50年代末开始，我原来是学电子的，电子我最先研究雷达，做过地空导弹控制的雷达。之后，我参加了第一个人造卫星的测控工作。85年以后，我就在航天领域里面做一些科技工作。要我来介绍的话恐怕说得不太好，因为我本人只是中间的一个部门，一个专业，仅和大家交流。

　　主持人：张院士谦虚了。您一直在从事卫星测控的工作，我想网友其实对于卫星测控也不是很了解，请您介绍一下卫星测控主要做什么工作？

　　张履谦：卫星发射必须要有准确的位置，不然卫星无法发挥作用。我们需要给它定点，决定从地面发射以后怎么入轨等。卫星在天上工作，还必须要知道仪器状态，比如通信卫星的功率够不够，带的燃料够不够。如果卫星在天上偏离轨道，就要修正它的位置……这些都必须在地面控制。

　　目前控制最高的是静地轨道卫星，有36000公里，月球离我们更远了，有40万公里。36000到40万差10倍，要雷达控制这么远，这是要费功夫的。

　　主持人：从36000到40万的跨越，是不是将给测控带来难度？

　　张履谦：有两个比较难的题目，第一个是测控，把卫星发射到那么远，还要能够测到它；第二个是探测卫星的轨道设计。测控方面，国内很多测控专家都在想办法，其中包括两个方面：

　　第一要先发射，是不是能按照我们的轨道来发射？首先要把卫星的近地轨道测准，卫星离开地球后向深空飞行，近月以后，必须要给它改变轨道，变成环绕月球飞行，既不能够离月球太近，也不能够离月球太远。太近会撞上月球，太远对探测不利。第二是控制，由地面发射的信号发出指令，控制卫星工作，包括修正运行轨道、数据传输、监控卫星状态等等内容，要了解月球探测器上有效载荷的工作情况。我们这次月球卫星和国外的相比有一个最大的特点，就是其他各国都没有测过月球三维的地形，我们的月球卫星先进在能测量月球的三维地图。

　　主持人：您刚给大家介绍了卫星测控工作，也提到了“有效载荷”。请问在嫦娥一号上的“有效载荷”是什么？

　　张履谦：有效载荷指的就是安装的仪器，是根据任务来配置的。我们要监控卫星有效载荷的工作状态。

　　主持人：有效载荷事实上就是为了完成我们探月目的所负载的一些探测仪器。那测控工作中怎么判断它们正常不正常工作呢？

　　张履谦：一般就是根据数字。比如说月球探测器在环绕月球飞行，飞行中仪器电压正不正常，还有它的电流供给情况等，地面都可以监控到。只要把电压电流等数字传下来就可以了解仪器工作情况，不需要装个小电视。如果没电流了，那就说明仪器不工作了；如果电流在工作范围之内，在地面上就知道在电流方面仪器工作没问题。

　　“小电视”在第二期、第三期工程里面都有。第二期我们就准备放一个月球探测车，在月球上走，上面就会安置一个小的电视摄像头，将影像传到地球，这样就可以看到它具体的情况了。

　　主持人：嫦娥一号探测卫星工作的能量从哪里来呢？是通过携带燃料，还是自己去制造能量？

　　张履谦：这个问题很好，主要是采用太阳能电池和同位素蓄电池相结合的方式解决卫星的能量问题。刚发射的时候，卫星还有能量。在离开地球到达月球的过程中，卫星使用同位素蓄电池来供电。到达月球轨道后，就可以启用这个太阳能电池了。在卫星在运行到月球背面时，有相当长的一段时间需要背离太阳，就开始启用同位素蓄电池。当然能用的时候就用太阳能电池，不能用它的时候再用另外一种。

　　荀焱：我们站在地球上看天，也会发现有一些卫星的痕迹。那么请问，站在月球上看嫦娥一号，那会是什么感觉？是固定在头顶吗？还是不断运动？

　　张履谦：探测月球主要是围绕着月球测量，因此参照月球，“嫦娥一号”并不是相对静止的，这样才可以对全月球的地形地貌进行拍摄。如果是固定的话，那就只照能到一点了。

　　荀焱：就是说如果能够站在月球上，可以看到嫦娥一号按照一定轨道在空中运行？

　　张履谦：对。

　　用天线接收嫦娥1号信号

　　主持人：探测4万公里到40万公里的太空环境，对以后的航天工作将会有什么意义？

　　张履谦：我们现在所了解的主要是围绕地球几百公里到静地轨道34000公里的空间环境，月地空间的环境我们是不了解的。射线多少强度？磁场怎么样？搜集这些资料，对月地空间进一步了解，是以后的深空探测所必需的。当然现在在近地空间或者是地球空间，我们的空间环境探测得还是不错的。

　　主持人：当卫星测试空间环境或者探测月球的时候，它所获得的信息是通过图片还是通过其他形式发回地球？

　　张履谦：卫星仪器探测之后，传输回地球的一般都是数字，比如磁场强度等。我们在地面上通过天线接收。

　　荀焱：它是每时每刻都在传递信号吗？还是搜集一段积累下来再发过来？

　　张履谦：都可以，要信号延时传输也行，适时传输也行。这一段空间的数字是完全的轨道上的数字，我们都可以拿到，这是完整的。

　　主持人：嫦娥一号卫星上天后，从什么时候开始传数据？要传多长时间的数据？

　　张履谦：只要有效载荷工作，一天24小时都可以。一般我们发射的卫星都是一天到晚都在运转，那么它发射以后，它生存多久，我们数据就可以收多久，一般都是这样的。嫦娥一号的设计寿命是一年。

　　主持人：表明发射成功的第一张月球图片也是以数字的形式传回来吗？

　　张履谦：这个要看是什么数据。比如说磁场的整个源头都可以测量，只要卫星有效载荷一开机，它就发下来。

　　一张图像是由很多码构成的。比如说扫描，扫描以后就有一个个像素点，然后通过编码传送回来。嫦娥一号拍了第一张照片以后，也会通过传送数据传下来。别人可能也会收到一些乱七八糟的码，但未必知道是什么东西。我们解码后把它变成图像，再经过处理导出。

　　主持人：卫星会把它拍摄的图片变成一串数码回传，那串数码通过地球接收端接收，然后我们再进行处理把它形成图像，这就是我们将要看到的具有重大意义的第一张月球图片。除了图片，嫦娥一号还会传回什么，在测控方面还要做一些什么工作？

　　张履谦：除图片外，它还要传回空间中的磁场和射线，以及其它的工作数据。我们18米的天线时时刻刻都在收它的数据。

　　主持人：地面和嫦娥一号的联系，除了这个天线之外，没有其他的渠道吗？

　　张履谦：我们以后还可以通过大天线深空站，不过这个深空站现在还没有建成。深空站可以用35米的大天线。现在的话就是用天线，还有我们的“测控网”共同接收卫星数据。测控网除了测控的功能以外，也专门为接受嫦娥一号的信号服务。我们也愿意和其他国家合作。

　　荀焱：您说卫星信号要传回地球，这是它搜集信息很重要的一点。从这么远的距离传输回来的卫星信号，会不会像手机信号一样也受到干扰？可能会受到什么样的干扰？

　　张履谦：干扰主要是在地球上比较多，在空间的话它一般有点辐射，无线电辐射，而且辐射有一定的频率，我们都使用特定频段避开这种干扰。

　　干扰的问题确实是很重要的。我们总是要把自己的信号都能够收下来，把干扰的信号去掉，一般我们的测控设备都应该具备有抗干扰能力。

　　主持人：我知道嫦娥一号卫星是在东方红三号卫星的平台上改造的，做了哪些改造？

　　张履谦：嫦娥一号卫星就是用东方红三号的平台，因为东方红三号的平台是成熟的。但是也需要做一些改动，因为有效载荷变了，东方红三号是通信广播卫星转换器的，嫦娥一号是转有效载荷，这是其一。

　　另外能源也有一些变化，东方红三号是用太阳能电池，而嫦娥一号还有同位素蓄电池，因此要做一些变更。

　　主持人：好，非常感谢张院士给我们的网友解答了这么多详细的问题，也非常感谢荀老师给我们网友请来这么好的一位嘉宾。最后，请两位为我们的嫦娥工程说一些祝福的话。

　　荀焱：这次论坛是首都科学讲堂和新浪网共同合作的。

　　张履谦：要我讲最后一句话，我就是预祝我们嫦娥一号发射一次成功！

　　主持人：非常感谢两位，也非常感谢各位网友的关注，谢谢，再见！