权威刊物详解嫦娥1号探月卫星研制全过程(图)(3)

中华网科技 http://tech.china.com 2005-06-24 13:05:01

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选择长征3号甲主要考虑到它是长征系列火箭家族中发射成功率最高的成员之一。该火箭拥有更灵活而先进的控制系统，可在星箭分离前对有效载荷进行大姿态调姿定向，并提供可调整的卫星起旋速率，具有很强的适应性。它主要用于发射地球同步轨道有效载荷，同时兼顾低轨道和太阳同步轨道等其它轨道有效载荷的发射，也可进行一箭双星或多星发射。

目前执行发射任务的长征3号甲火箭已进入试样研制阶段，部分组件和箭体已开始投产。但由于月球探测器尚处于初样设计阶段，今后研制人员还将根随着探测器研制的深入，逐步对火箭设计进行适应性修改，预计将于两年后出厂。

嫦娥1号发射时间的选择要考虑到光照、太阳入射角、测控条件和轨道限制等因素。发射后，卫星将用8～9天时间完成调相轨道段、地-月转移轨道段和环月轨道段飞行。在经过发射、飞行和进入预定轨道等程序后，如何将探测数据传回地面，是工程的技术难题。

嫦娥1号工程副总设计师龙乐豪说，通俗一点讲，该工程有三大目标，即“到得了”、“转得起”和“传得到”。嫦娥1号从起飞到进入目标轨道将多次经过中国上空。如地理位置和天气条件允许，人们有可能用肉眼观测到现代“嫦娥奔月”的情景。

测控和应用系统

由于旅途遥远，所以测控系统尤为重要。测控系统将以中国现有的S频段航天测控网为主，辅以甚长基线干涉仪天文测量系统组成，并进行必要的适应性改造。

嫦娥1号卫星不仅需要对月球进行全天候的观测，还需要把太阳能电池板始终对准太阳，同时又要把传送天线对准地球。目前，中国在上海佘山和乌鲁木齐分别拥有一个直径25米的天线，但它们只能有4～6小时可用来接收星上信息。为了嫦娥1 号计划的顺利实施，中国将分别在北京和昆明设一个直径50米(国内最大)和一个直径40米的天线。这样在我们的国土上，可用4个天线交叉干涉，对近40万千米远的嫦娥1号进行测控，并为应对外界干扰因素和意外因素留有应急的能量。

地面应用系统包括月球探测卫星运行管理中心、数据接收中心以及科学数据处理和研究中心三个部分。

四大难关

虽然卫星和火箭采用成熟技术，但还是要攻克一些技术难点。中国航天器已到达的距地球最远距离为7万千米，而月球距地球达38万千米。而且月球以及月球与地球和太阳的相对关系具有其固有的特点，所以月球探测卫星与一般的地球卫星有很大不同。

据权威人士介绍，研制和发射嫦娥1号探月卫星的技术难点主要有4点：

一是轨道设计与控制。它是实现月球探测卫星绕月飞行的基本保证。在飞往月球轨道的过程中，月球卫星既不能碰着月球，也不能飞过去，因此轨道设计和控制是一个新问题。必须正确认识月球卫星轨道设计的客观规律，寻找合理的工程实施途径。

二是测控和数据传输。地月相距遥远，测控信号的空间衰减明显增大。同时为实现卫星绕月飞行，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。38万千米外的探测带来卫星天线怎么设计和地面站怎么设计等问题。

三是制导、导航与控制。月球探测卫星从绕地飞行到准确进入绕月飞行轨道，需经历多次复杂的轨道和姿态机动，要求控制精度高和实时性强。卫星对地观测是两体定向，即太阳帆板对日定向，观测设备和测控通信设备对地定向，以观测和传输信息。而绕月卫星是三体定向，即太阳帆板对日，观测设备对月，测控通信设备对地。三体定向问题要复杂得多。

四是热控技术。卫星绕着月球转，月球绕着地球转，地球又带着月球和月球旁的卫星绕着太阳转，相对关系比较复杂，从而导致绕月卫星的热变化巨大。而我们只能给嫦娥1号穿一件“衣服”，不能换。这件“衣服”要做到热的时候不热，冷的时候不冷，这是个难题。由于要经历复杂的热环境，热控技术必须适应复杂的外部温度变化，以保证星上所有设备处在正常的工作温度范围。

不过，上述4个技术难点，在目前的中国航天技术范围内都能采取有效措施加以解决。

飞行三阶段

为确保发射成功，中国决定采取多级推进的方式将月球探测卫星送入月球轨道。按照方案，卫星在和运载火箭分离后，将先在地球轨道上运行3～4圈，逐步加速到地-月转移轨道的入口速度，随后沿大椭圆轨道飞向月球。

具体飞行程序大致分为三个阶段：一是调相轨道段。卫星与运载火箭分离后，通过3次近地点变轨脱离地球轨道，进入奔向月球的地-月转移轨道。二是地月转移轨道段。卫星要在该阶段飞行5～6天，其间会进行2～3次中途修正，以确保正确进入预定月球轨道。三是环月轨道段。当卫星到达距月球200千米位置时，开始减速制动，通过3次近月点制动逐步降低轨道近月点，最终到达高200千米的极月圆轨道，进入正常工作状态。从发射到进入环月工作轨道，共约约8～9天。卫星将绕月运行1年，对月球的地质、土壤、环境和资源进行探测。目前卫星设计飞行速度为每秒十几千米。这一速度还可进一步提高。

由于月地距离遥远，卫星将采用一种特殊的双自由度定向天线。

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