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嫦娥二号将择机进入100公里环月圆轨道

来源: 人民网-人民日报  作者:   2010-10-08 11:38  编辑: 金亚玲


  7日下午,截至记者发稿时,嫦娥二号卫星在椭圆环月轨道飞行正常,将按计划进入预定环月工作轨道,即100公里的环月圆轨道。成功进入这个“使命轨道”,将标志着此次探月工程二期“嫦娥二号”任务工程取得基本成功。

  嫦娥二号已成月球卫星

  从10月1日18时59分57秒成功升空后,嫦娥二号已经历多重风险,并顺利完成地月转移轨道飞行,进入了近月制动阶段。尤其是10月6日成功实施第一次近月制动,成为一颗月球卫星,经受了一次至关重要的考验。

  10月1日发射后,嫦娥二号卫星成功抵达地月转移轨道入口,当晚既实现了“零窗口”准时发射,也破解了能否直接奔月的一大悬念。

  10月2日12时25分,在北京航天飞行控制中心科技人员的精心控制下,嫦娥二号卫星成功实施首次地月转移轨道中途修正。

  随后在10月5日上午,“嫦娥二号”任务测控通信指挥部指挥长、北京航天飞行控制中心主任朱民才说,由于首次中途轨道修正控制非常精准,满足卫星到达近月制动点的精度要求,嫦娥二号卫星原计划需进行的中途轨道修正被再次取消。至此,奔月途中原定的两次中途轨道修正都无需进行。

  10月6日上午11时6分,记者在北京航天飞行控制中心现场看到,在技术人员精确控制下,嫦娥二号卫星实施第一次近月制动,32分钟后,卫星顺利进入周期约12小时的椭圆环月轨道。

  据“嫦娥二号”任务测控通信指挥部副指挥长、北京航天飞行控制中心副主任麻永平介绍,近月制动是卫星飞行过程中最关键的一次轨道控制。嫦娥二号卫星飞行到月球附近时,其相对月球的速度大于月球逃逸速度,要实现绕月飞行,必须进行制动,将飞行速度降低到月球逃逸速度以下,从而被月球引力捕获,成为月球卫星。

  嫦娥二号卫星抵达近月点时,测控系统对卫星进行第一次近月制动,如同汽车行进中踩“刹车”一样,进入环月大椭圆轨道。嫦娥二号卫星总设计师黄江川介绍说,首次月球制动存在很大风险,如果制动过晚卫星就逃逸出去了,如果制动不精确就会撞上月球。

  在奔月途中,嫦娥二号卫星先后开展了太阳翼监视相机拍图试验、X频段测控试验、紫外导航试验、太阳风离子探测器等各项科学试验。

  测控系统经受住考验

  作为卫星与地球联系的唯一纽带,此次“嫦娥二号”任务,对测控系统而言风险和难度都不小。

  “嫦娥二号”任务测控系统由北京跟踪与通信技术研究所负责总体设计,北京航天飞行控制中心、西安卫星测控中心、中国卫星海上测控部和中科院上海天文台等单位承担实施任务,需要完成火箭发射、卫星奔月和在轨工作等全寿命的测控任务。

  朱民才说,精准进入地月转移轨道、中途修正卫星的姿态使其不偏离轨道,对测控而言都是很大考验。直接进入地月轨道、近月制动正常成为环月飞行的卫星和15公里近月点的预定拍摄,测控系统的这三次主要控制都存在风险。

  同时,“嫦娥二号”科学任务多,进行科学试验时,卫星姿态需要调整,这会影响卫星轨道,如何保证卫星正确飞行轨迹,是测控需要解决的难题。在15公里近月点处对月球虹湾拍照则需要在月球背面降轨,这给测控技术带来巨大挑战。

  目前“嫦娥二号”经历的阶段,测控系统经受住了考验。原计划进行的两次中途修正不再进行,标志着我国航天轨道测定及控制技术达到精确水平,也将为嫦娥二号卫星节约部分燃料,为卫星在环月轨道开展绕月探测工作提供更多动力支持。

  首次近月制动成功,为嫦娥二号最终进入“使命轨道”进行科学探测活动奠定了坚实基础,使我国航天测控“月球精密定轨”技术得到了进一步验证,标志着我国航天测控水平有了新的提高。

  期待成功进入“使命轨道”

  首次近月制动之后几天内,北京航天飞行控制中心将择机对嫦娥二号卫星实施一次轨道平面机动和两次近月制动,确保卫星进入周期约118分钟的“使命轨道”。通过在轨测试后,卫星将开展科学探测活动。

  据专家介绍,由于在卫星环月轨道平面机动和第二次刹车期间,存在日凌现象对地面测控的影响,太阳和月球相对地面测控站的夹角较小,太阳噪声可能会对地面测控产生干扰。因此需要综合利用各种数据,保证卫星轨道控制过程监视的及时性和准确性。

  成功进入“使命轨道”之后,卫星将择机变轨,进入100公里乘15公里椭圆轨道,拍摄后续任务着陆的月球虹湾备选着陆区图像,分辨率能优于1.5米。数天后,卫星再返回100公里环月轨道,继续开展技术试验和科学探测,时间大约为半年。

  对工作在100公里月球轨道的嫦娥二号卫星来说,还将经受更高温度和更不均匀的月球重力场影响,它的生存环境,与曾工作在200公里月球轨道的“嫦娥一号”大不一样。

  黄江川说,通常而言,离月球越近,轨道的稳定性越差。月球表面白天温度非常高,飞得低对卫星的热控影响很大。黄江川说,相对于200公里,嫦娥二号卫星的平均温度大概要升高15摄氏度,更靠近“火炉边”。此外,由于月球质量分布不均匀,导致重力场不均匀,不同月球轨道的飞行规律也不一样。

  “针对嫦娥二号卫星半年的长期飞行,我们重新设计了热控方案,把卫星的整体温度控制在一个比较好的水平上。飞行程序也进行了全新设计,以适应轨道变化。”黄江川说。


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