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      科学探索
 “嫦娥一号”卫星成功发射

    2007年10月24日18点05分四川西昌卫星发射中心,中国第一颗绕月卫星嫦娥一号在长征三号甲火箭的搭载下点火升空。

嫦娥一号比预计晚起飞4.6秒(组图)

    嫦娥一号平台以中国已成熟的东方红三号卫星平台为基础进行研制,星体尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米,并充分继承中国资源二号卫星、“中巴地球资源卫星”等卫星的现有成熟技术和产品,进行适应性改造。所谓适应性改造就是在继承上的创新,突破一批关键技术。该卫星平台由结构分系统、热控分系统、制导,导航与控制分系统、推进分系统、数据管理分系统、测控数传分系统、定向天线分系统和有效载荷等9个分系统组成。这些分系统各司其职、协同工作,保证月球探测任务的顺利完成。星上的有效载荷用于完成对月球的科学探测和试验,其它分系统则为有效载荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保证服务。

    嫦娥一号星体为立方体,两侧各有一个太阳帆板,最大跨度达18.1米,重2350千克,工作寿命一年。它将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。根据我国探月卫星工程的四大科学目标,在嫦娥一号上搭载了8种24台件科学探测仪器,重130千克,即微波探测仪系统、γ射线谱仪、X射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测器、太阳风离子探测器、CCD立体相机、干涉成像光谱仪。

嫦娥一号卫星

    由于旅途遥远,所以测控系统尤为重要。嫦娥一号的测控系统以我国现有的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。 嫦娥一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,我国在上海佘山和乌鲁木齐分别拥有一个直径25米的天线,它们只能有4~6个小时可以用来接收卫星上的信息。为了嫦娥一号计划的顺利实施,我国将在北京和昆明分别设两个直径为50米(国内最大的)和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40万千米远的嫦娥一号进行测控,并为应对外界的干扰因素、意外因素,留有应急的能量。 嫦娥一号探月卫星飞近月球,距离地球已达30多万千米。在这样远的地方,要控制嫦娥一号正常稳定运行,准确向地面发回探测数据,必须要架起远程测控的桥梁,地月飞虹保证远程通信畅通无阻,让地面飞行控制中心随时掌握和控制嫦娥一号的工作进展情况。

    目前我国的绝大部分卫星距离地面在4.2万千米以内,极少数卫星离地面最远距离也不过8.5万千米,都属于“近程”的范围;在嫦娥工程中,嫦娥一号探月卫星距离地面最远可达44万千米,是地球同步卫星距离地面的10倍以上,属于“远程”范围。所以自地面到月球轨道上的嫦娥一号之间的测控通信,称为远程测控通信。 按照计划,嫦娥一号将用长征三号甲火箭发射,并进行必要的适应性改造。

  1994年2月8日,长征三号甲火箭发射成功。其第1、2基本上与长征三号的第1、2级相同,只是结构尺寸有某些改变,如尾翼加大、贮箱增长等。其第3级则采用了新的大推力氢氧发动机,即装有液氢液氧低温推进剂的3米大直径第3级,采用了许多先进技术,并攻克了数字化小型控制系统、动调陀螺四轴平台、冷氦加温增压系统、推进剂利用系统和用氢气气动机作动力的双向摆动伺服机构等关键技术,可将2.6吨有效载荷送入地球同步转移轨道。由于拥有更灵活先进的控制系统,长征三号甲火箭可以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,因而具有很强的适应性。 根据设计,嫦娥一号将由长征三号甲发射到近地点200千米、远地点5.1万千米的超地球同步转移轨道,火箭必须能够精确地将探测器送入这一预定轨道,才能准确完成预定的探测任务。为了满足探月卫星的特殊要求,对长征三号甲火箭控制系统增加了单机和线路的备份,确保火箭飞行过程中不出现任何偏差,万无一失。

    选择长征三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。由于该火箭拥有更灵活先进的控制系统,可以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,因而具有很强的适应性。

    国家航天局发言人裴照宇在11月1日15时国防科工委召开的“绕月探测工程首次飞行任务”新闻发布会发布了绕月探测工程首次飞行任务前一阶段的有关情况。

  火箭点火24分钟后,星箭分离,将卫星送入近地点高度205公里、远地点高度50900公里,周期约16小时的超地球同步转移轨道。实现了准时发射、准确入轨的目标,取得了发射阶段的圆满成功。

  按照飞行程序,卫星依次展开太阳翼和定向天线,建立巡航飞行姿态,顺利完成发射阶段的各个动作,进入调相轨道段的飞行。

  10月25日17时55分,卫星在16小时轨道上飞行一周半到达远地点,为增加测控覆盖范围,顺利实施了第1次远地点加速,将卫星近地点高度由205公里提高至593公里。

  10月26日17时33分,卫星飞行至16小时轨道近地点,顺利实施第1次近地点加速,将卫星送入周期为24小时,近地点高度593公里、远地点高度71600公里的停泊轨道。

  10月29日17时49分,嫦娥一号卫星飞行至24小时轨道近地点,顺利完成了第2次近地点加速,将卫星送入远地点高度11万9800公里、周期为48小时的大椭圆轨道。

  10月30日17时许,长征三号甲卫星飞行至48小时轨道远地点,距离地球约11万9800公里。次时,长征三号甲突破了我国航天器到达的最远距离纪录。此前,在“双星计划”中我国发射的探测器曾到达约80000公里的距离。在调相轨道飞行期间,卫星工作正常,飞行控制准确。

  10月31日17时15分,长征三号甲卫星顺利完成调相轨道段的飞行,实施了第3次近地点加速,卫星按预定的时间、位置、速度成功进入地月转移轨道,这标志着嫦娥一号卫星开始进入奔月之旅。

  自10月24日卫星发射以来,经过1次远地点加速和3次近地点加速,历时7天,共绕地球飞行7圈,逐步将轨道由近地点高度205公里、远地点高度50900公里的轨道,调整到近地点高度约600公里、远地点高度约40万5000公里的地月转移轨道,将卫星的飞行速度由星箭分离时的10.33公里每秒提高到地月转移轨道所需的10.58公里每秒。

  11月5日上午11时25分左右接近月球,进入月球捕获轨道。卫星实施第一次近月制

动,降低飞行速度,以能够被月球引力所捕获,成为一颗月球卫星。

    北京时间七日八时三十四分,经过三百二十六个小时、飞行约一百八十万公里的“嫦娥一号”卫星,顺利进入工作轨道。

  这一刻,“嫦娥一号”的轨道圆了,是一个距月面两百公里的环月圆轨道。这一刻,地球上一个伟大民族的一个梦也圆了,中华民族绵延数千年的奔月梦想终于成为现实。

  正如国家航天局发言人所宣布的那样,中国绕月探测工程首次飞行任务发射实施阶段的工作圆满完成,实现了准时发射、准确入轨、精密测控、精确变轨、成功绕月。

  中国首次探月即取得堪称完美的圆满成功,这在世界探月史上并不多见,此前也只有欧洲空间局做到了这一点。中国绕月探测工程副总设计师龙乐豪院士表示,从这个意义上来看,中国探月起步虽晚了近五十年,但可以说是后起之秀、后来居上。

  “嫦娥一号”已经创下中国航天的多个第一:第一颗人造月球卫星、第一个测控距地三十八万公里的航天器、第一次走向深空……随着它的入轨运行正式和开展科学探测活动,还必将续写更多个第一。

  当然,绕月只是刚刚开始,中国人既然已经用智慧与汗水圆梦飞天和奔月,相信登月晤“嫦娥”乃至进入更深、更远的太空,也不过是早晚的事。因为,有梦想就有可能。


 

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