嫦娥1號路程是如何計算的?

【專家解說】：嫦娥1號”奔月之旅較原定計劃推遲了近一個月，預計在下月正式啟動。“嫦娥一號”早在一個多月前已進入發(fā)射中心技術場地，為“嫦娥一號”新修的發(fā)射平臺也已進入待命狀態(tài)，運載“嫦娥一號”的火箭不日將進入發(fā)射中心。 除了我國，日本、印度、德國也公布了探月計劃，如何看待這些計劃呢?月球探測工程中心副主任郝希凡說，各國的月球探測計劃既有共同點，又各有特色。首先，在新一輪月球探測高潮中，各國都選擇繞月探測作為第一步。第二，中國、日本、印度、德國這些首次開展月球探測的國家，公布的規(guī)劃有著驚人的相似，幾乎都是走“繞”“落”“回”的路線。第三，中國、日本、印度、德國開展首次繞月探測的科學目標基本一致，都包含了繪制月球全圖、月球資源調(diào)查、地月環(huán)境探測等主要目標。第四，這些國家開展月球探測活動的最終目標有所不同。根據(jù)這種不同，可以將目前開展月球探測的國家劃分成兩個集團。第一個集團是美、俄和歐空局，他們都明確地將載人登月、建立有人長期駐扎的月球基地作為目標。第二個集團是日本、印度、德國和我國等首次開展月球探測的國家，這些國家處于月球探測的起步階段，積累經(jīng)驗、發(fā)展技術是首要目標。第五，首次探月的各國基本目標相似，但又各有創(chuàng)意，體現(xiàn)出了各國科學家的想象力。我們的嫦娥一號將在世界上首次利用微波的方法探測月壤特性;日本的Selene-1探測器攜帶了兩個子探測器在世界上首次探測月球背面的重力場;而印度在探測器小型化方面做得很有特色。 參考資料:中國測繪新聞網(wǎng) 新華網(wǎng)北京3月4日電(記者齊湘輝 秦大軍)全國政協(xié)委員、載人航天火箭系統(tǒng)顧問組組長、“神舟”五號火箭總指揮黃春平4日接受新華社記者專訪表示，“神舟”七號”發(fā)射時間將推遲半年左右，原定2007年的發(fā)射計劃將拖后到2008年。 黃春平說，發(fā)射計劃延期，“并不是出了什么問題，而是工作周期決定?！薄吧裰邸逼咛柣鸺恳粋€部件都需要經(jīng)過復雜的工作周期，首先要進行單樣技術攻關，攻關合格后再設定方案、原理考核，之后進入抽樣階段。這一階段要解決兩方面的任務，一是要通過性能指標測試，二是原材料、加工等工藝能力在工廠的生產(chǎn)能力范圍內(nèi)。抽樣合格后，再修改設計，做試樣生產(chǎn)，再進行產(chǎn)品實驗，最后進入工廠生產(chǎn)。此外，還要請相關專家進行測評。因此，“這是一個復雜的工程，要一步一個腳印，不能急于求成?！? 黃春平介紹，與神五、神六不同，“神舟”七號火箭在研制上的關鍵點是宇航服和氣門閘。因為“神舟”七號將實現(xiàn)太空行走，航天員能否從艙內(nèi)氣壓驟然適應真空環(huán)境，氣門閘和宇航服扮演了重要角色。 “目前，‘神舟’七號的其他部件都差不多了，只有宇航服還要攻關，宇航服的研究進度決定了神七進度。”黃春平又補充說，“不過，中國完全有能力解決。” 黃春平說，為了適應真空的環(huán)境，“神舟”七號宇航服從氣密、通信、排泄、通訊、電源、活動關節(jié)等各方面，都要比神六有較大提高。 據(jù)黃春平預測，“神舟”七號將有三名航天員，一個要出艙行走，一個在軌道艙迎接，返回艙還要留人。出艙活動將有行走、操作、擰螺釘?shù)劝惭b設備等項目，為今后建立太空空間站作準備 根據(jù)中國探月衛(wèi)星工程的四大科學目標，嫦娥1號選用的有效載荷有6套24件，包括CCD立體相機、激光高度計、成像光譜儀、伽馬/X射線譜儀、微波探測儀和太陽風粒子探測器等。其中CCD立體相機是拍攝全月面三維影像的專用相機，在中國屬首次使用;成像光譜儀用于獲取月面光波圖譜;伽馬/X射線譜儀用于探測月球表面元素;微波探測儀除用于獲取月壤厚度信息外，還能給出月球背面的亮度溫度圖和月球兩極地面的信息。 由激光器、望遠鏡和接收電路三部分組成的激光高度計，由中科院上海技術物理研究所研制。它在探月衛(wèi)星的發(fā)射階段和轉移階段都處在“睡眠狀態(tài)”。衛(wèi)星進入環(huán)月軌道后，激光高度計首先向月面發(fā)射激光束，并立刻用望遠鏡把反射回來的光束變成電信號;接著，接收電路盒將迅速進行精確計算，用最短時間得出該探測點的月球海拔高度。激光高度計完成繞月旅行，月面每個探測點的海拔高度就一清二楚了。這些數(shù)值一旦與CCD立體相機拍攝的平面圖像相疊加，就是一幅完整而精確的月面三維地形圖。只要激光高度計發(fā)射的探測點足夠密，就能獲得覆蓋整個月球的地形圖，包括人類探月活動從未涉及的月球兩極區(qū)域。 據(jù)探月專家介紹，美國、歐空局、俄羅斯和日本等以前從未在探月過程中使用過可以全天候、全天時工作和具有一定穿透能力的微波遙感技術，所以嫦娥1號上的微波探測儀是世界上首次在探月衛(wèi)星上裝載微波遙感裝置，用以實現(xiàn)對月面更為細致深入的探測，并將對所發(fā)回的數(shù)據(jù)進行反演和解析。不過，由于月球遠離地球，對月球進行微波遙感探測有很大的技術難度和一定的風險。為確保探測成功和能穩(wěn)定地發(fā)回數(shù)據(jù)，現(xiàn)正加強對月球微波遙感的地面仿真研究，在借鑒以往經(jīng)驗的基礎上做相應的技術改進。 嫦娥1號有效載荷共重130千克。早在2004年1月7日，所有24件儀器就完成了首輪聯(lián)合測試，結果相當成功。測試表明，探測儀器設計中的一些關鍵技術問題已基本攻克，并解決了設備間的接口技術。全部探測儀器于2004年9月交付，并與衛(wèi)星平臺一起進行噪聲、振動、輻射和真空等各種空間環(huán)境的模擬測試。 使用成熟的火箭 按照計劃，長征3號甲被選為月球探測衛(wèi)星的運載火箭，發(fā)射場選在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，但要進行必要的適應性改造。 根據(jù)設計，嫦娥1號的運行軌道近地點為200千米，遠地點為51000千米，屬于大橢圓軌道。火箭必須精確地將探測器送入預定軌道，才能準確完成預定探測任務。為滿足探月衛(wèi)星的特殊要求，長征3號甲火箭控制系統(tǒng)增加了單機和線路備份，確保飛行過程中不出現(xiàn)任何偏差，萬無一失。 選擇長征3號甲主要考慮到它是長征系列火箭家族中發(fā)射成功率最高的成員之一。該火箭擁有更靈活而先進的控制系統(tǒng)，可在星箭分離前對有效載荷進行大姿態(tài)調(diào)姿定向，并提供可調(diào)整的衛(wèi)星起旋速率，具有很強的適應性。它主要用于發(fā)射地球同步軌道有效載荷，同時兼顧低軌道和太陽同步軌道等其它軌道有效載荷的發(fā)射，也可進行一箭雙星或多星發(fā)射。 目前執(zhí)行發(fā)射任務的長征3號甲火箭已進入試樣研制階段，部分組件和箭體已開始投產(chǎn)。但由于月球探測器尚處于初樣設計階段，今后研制人員還將根隨著探測器研制的深入，逐步對火箭設計進行適應性修改，預計將于兩年后出廠。 嫦娥1號發(fā)射時間的選擇要考慮到光照、太陽入射角、測控條件和軌道限制等因素。發(fā)射后，衛(wèi)星將用8~9天時間完成調(diào)相軌道段、地-月轉移軌道段和環(huán)月軌道段飛行。在經(jīng)過發(fā)射、飛行和進入預定軌道等程序后，如何將探測數(shù)據(jù)傳回地面，是工程的技術難題。 嫦娥1號工程副總設計師龍樂豪說，通俗一點講，該工程有三大目標，即“到得了”、“轉得起”和“傳得到”。嫦娥1號從起飛到進入目標軌道將多次經(jīng)過中國上空。如地理位置和天氣條件允許，人們有可能用肉眼觀測到現(xiàn)代“嫦娥奔月”的情景。 測控和應用系統(tǒng) 由于旅途遙遠，所以測控系統(tǒng)尤為重要。測控系統(tǒng)將以中國現(xiàn)有的S頻段航天測控網(wǎng)為主，輔以甚長基線干涉儀天文測量系統(tǒng)組成，并進行必要的適應性改造。 嫦娥1號衛(wèi)星不僅需要對月球進行全天候的觀測，還需要把太陽能電池板始終對準太陽，同時又要把傳送天線對準地球。目前，中國在上海佘山和烏魯木齊分別擁有一個直徑25米的天線，但它們只能有4~6小時可用來接收星上信息。為了嫦娥1號計劃的順利實施，中國將分別在北京和昆明設一個直徑50米(國內(nèi)最大)和一個直徑40米的天線。這樣在我們的國土上，可用4個天線交叉干涉，對近40萬千米遠的嫦娥1號進行測控，并為應對外界干擾因素和意外因素留有應急的能量。 地面應用系統(tǒng)包括月球探測衛(wèi)星運行管理中心、數(shù)據(jù)接收中心以及科學數(shù)據(jù)處理和研究中心三個部分。 四大難關 雖然衛(wèi)星和火箭采用成熟技術，但還是要攻克一些技術難點。中國航天器已到達的距地球最遠距離為7萬千米，而月球距地球達38萬千米。而且月球以及月球與地球和太陽的相對關系具有其固有的特點，所以月球探測衛(wèi)星與一般的地球衛(wèi)星有很大不同。 據(jù)權威人士介紹，研制和發(fā)射嫦娥1號探月衛(wèi)星的技術難點主要有4點: 一是軌道設計與控制。它是實現(xiàn)月球探測衛(wèi)星繞月飛行的基本保證。在飛往月球軌道的過程中，月球衛(wèi)星既不能碰著月球，也不能飛過去，因此軌道設計和控制是一個新問題。必須正確認識月球衛(wèi)星軌道設計的客觀規(guī)律，尋找合理的工程實施途徑。 二是測控和數(shù)據(jù)傳輸。地月相距遙遠，測控信號的空間衰減明顯增大。同時為實現(xiàn)衛(wèi)星繞月飛行，需經(jīng)歷復雜的軌道轉移過程，其間的測控任務對星上和地面測控系統(tǒng)提出了更高要求。38萬千米外的探測帶來衛(wèi)星天線怎么設計和地面站怎么設計等問題。 三是制導、導航與控制。月球探測衛(wèi)星從繞地飛行到準確進入繞月飛行軌道，需經(jīng)歷多次復雜的軌道和姿態(tài)機動，要求控制精度高和實時性強。衛(wèi)星對地觀測是兩體定向，即太陽帆板對日定向，觀測設備和測控通信設備對地定向，以觀測和傳輸信息。而繞月衛(wèi)星是三體定向，即太陽帆板對日，觀測設備對月，測控通信設備對地。三體定向問題要復雜得多。 四是熱控技術。衛(wèi)星繞著月球轉，月球繞著地球轉，地球又帶著月球和月球旁的衛(wèi)星繞著太陽轉，相對關系比較復雜，從而導致繞月衛(wèi)星的熱變化巨大。而我們只能給嫦娥1號穿一件“衣服”，不能換。這件“衣服”要做到熱的時候不熱，冷的時候不冷，這是個難題。由于要經(jīng)歷復雜的熱環(huán)境，熱控技術必須適應復雜的外部溫度變化，以保證星上所有設備處在正常的工作溫度范圍。