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26日17时33分,北京航天飞行控制中心向嫦娥一号卫星发出指令,开始实施第二次变轨。这是卫星的第一次近地点变轨。11分钟后,远望三号测量船传来消息,卫星变轨成功。
据悉,变轨指令发送后,卫星主发动机准时点火,使卫星进入24小时周期轨道,远地点高度由5万多公里提高到7万多公里。这次变轨为卫星在预定时间到达设计的地月转移入口点创造了条件。
据北京航天飞行控制中心轨道室主任唐歌实介绍,从理论上讲,一次变轨就可使卫星到达地月转移入口点,但为充分利用燃料、有效发挥卫星发动机效能,同时也为方便地面控制,所以设计了分3次在近地点变轨的方案。
北京跟踪与通信技术研究所测控专家、探月工程测控系统主任设计师张波介绍,从入轨到实施第二次变轨,卫星总计飞行389000多公里,超过了地球与月球之间的距离,卫星进入绕月轨道还有119万公里。张波说,嫦娥一号卫星今后还将进行两次近地点变轨,于10月31日踏上奔月征程。
“嫦娥”最远距地面7万多公里
在嫦娥一号卫星进行第二次变轨12小时后,也就是27日5时30分左右,卫星将抵达距地面7万多公里的远地点,成为测控距离仅次于我国发射的探测一号卫星的航天飞行器。
据介绍,卫星第二次变轨时,发动机点火时间达到11分钟,使卫星获得了更大推力,将远地点由5万多公里调整到7万多公里,卫星运行周期由16小时调整到24小时。这一轨道的设计是为应对发射窗口的变化而作出的。
“嫦娥”攻克四大难关
首先是轨道设计问题。与以往我国发射的所有卫星相比,嫦娥一号轨道设计的难度最大,因为它涉及地球、月球、卫星三体运动条件,而以往只需考虑地球、卫星相对运动条件。经过科学家的精心计算和多次推演,终于设计出了符合工程要求的复杂轨道。
其次是热控问题,也就是卫星表面和内部的热量控制问题。嫦娥一号运行的空间环境比较复杂,“地—月”空间的强辐照环境会对卫星的电子器件产生很大影响;而且月球在对日面、背日面条件下的温度变化梯度很大,对卫星搭载的各种探测器的温控要求更高。
再次是远距离测控与通信问题。以前我国发射的最远的探测卫星,距地球不到8万公里,嫦娥一号与地球的飞行距离达38万公里。嫦娥一号需经历复杂的轨道转移过程,其间的测控任务对星上和地面测控系统提出了更高要求。
最后是卫星姿态控制问题。在绕月飞行期间,嫦娥一号要一直保持对月、地、日三个天体定向,各种探测器要保持对月定向,以完成科学探测任务;卫星发射和接收天线要保持对地定向,以将科学数据传回地球,供地面应用系统研究;为了使电池阵尽量获得日照,卫星的太阳能帆板要保持对日定向。
月球上的一天约相当于地球上的27天
月球上的一天约相当于地球上的27天,而且13天半是阳光普照的白天,13天半是寒冷的黑夜。这是记者从国防科工委月球探测工程中心编撰、科学出版社近日出版的《中国探月》一书中了解到的。
月球是地球唯一的天然卫星,它以3683公里/小时的速度绕地球运行,绕地球一周的公转周期为27.3个地球日。月球在绕地球公转的同时进行自转,周期也是27.3个地球日,都正好是一个恒星月(27日7时43分11秒),自转周期与公转周期完全相同的现象称为“同步自转”。
由于月球公转一圈的同时也自转了一圈,所以我们在地球上只能看见月球的正面,而永远看不见月球背向地球的另一面。
“嫦娥”寿命只有1年
绕月探测工程卫星系统主任设计师饶炜介绍,嫦娥一号卫星和所有人造卫星一样,由卫星平台和有效载荷两部分组成。卫星总重2350公斤,从外表看就是一个方方正正的大盒子,本体尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米。
嫦娥一号的卫星平台以我国已成熟的东方红三号卫星平台为基础研制,充分继承我国资源二号卫星、中巴地球资源卫星等现有的成熟技术和产品。饶炜介绍,由于要进行距地球38万公里的深空探测,而且月球与地球、太阳的相对关系比较复杂,因此嫦娥一号卫星与一般的地球卫星相比,加装了能够与地球进行通信信号传输的定向天线,搭载了对月球进行探测的8种探测仪器,在制导、导航与控制、星上热控和电源分系统设计等方面进行了许多创新,在轨道、测控、制导、导航与控制系统和热控分系统等方面也都有自己的独特之处。
“虽然嫦娥一号卫星的运行寿命预计只有1年,但它作为中国人开始深空探测的先驱,将永载史册。”饶炜说。
我国载人登月至少需要20年
月球车已在研制中
如果说嫦娥工程第一期是“绕”的话,第二期便是“落”。“今年如果能立项,二期工程2013年就能实现。”嫦娥一号卫星总设计师叶培建说,目前针对二期工程各项技术攻关已经展开,“月球软着陆器需要新的变推力发动机,而现在发动机都是恒定推力的。”
月球车的研制已在进行中,据中国绕月探测工程总设计师孙家栋介绍,全国有十几家单位正研究月球车。
三期工程的核心内容是“回”,按计划,2017年将发射一颗月球软着陆器或机器人采集月壤和岩石的样本,并搭乘返回舱重返地球。“按目前设计,顶多挖一公斤。”叶培建说。
载人登月至少需要20年
中国绕月探测工程总指挥栾恩杰把人类探月活动概括为“探月”、“登月”、“驻(住)月”三个阶段,“探月”之后接下来便是“登月”了。
“至少是20年以后的事。”栾恩杰认为,一个重要因素是中国火箭推力不足。“有人说中国要登月,我就跟他开玩笑说,你可别去月亮,因为我们现在的火箭推力不够,只有600吨,真正登月需要3000~4000吨。所以如果现在去,都是‘单程票’,没有回来的力量,到时候就真的成了‘嫦娥奔月’了。”
其实,登月不光需要火箭等硬件的支持,更主要的是人的加入。“月球的特殊环境将对航天员的选拔和训练提出更加严峻的要求。”今年5月21日,中国首位航天员杨利伟在第十六届“人在太空”国际学术会议上表示。杨利伟和来自法国、俄罗斯等国的宇航员一起探讨“人在月球的工作和生活”时认为,月球重力环境和宇宙辐射都将给宇航员的适应能力带来挑战。
据《国际先驱导报》
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