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背景资料:"嫦娥二号"的奔月之路

2010-10-01 20:03:00 来源: 中国新闻网(北京) 举报
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中新网10月1日电 2010年10月1日18时59分57秒,西昌卫星发射中心,继嫦娥一号卫星圆满完成中国首次绕月探测工程之后,嫦娥二号绕月探测卫星作为中国探月工程二期的先行者,踏上了奔月的征程。

“嫦娥二号”是以嫦娥一号卫星的备份星为基础进行研制的,其主要任务是为探月工程二期进行前期工程验证和探测,是二期的“探路者”。

相比“嫦娥一号”,“嫦娥二号”技术更新、难度更大、系统更复杂,与之相应的风险也更大。“嫦娥二号”任务就像是一期工程向二期工程的一个跳板,既继承了嫦娥一号卫星的许多成熟技术,又根据任务目标的不同,增加了很多新技术,对探月工程起到承上启下的作用,对整个深空探测事业的发展具有十分重要的意义。

作为二期工程的先导星,嫦娥二号卫星主要是用以试验、验证探月工程二期部分关键技术,深化月球科学探测目标。

在飞行任务期间,嫦娥二号卫星将开展六大技术验证:一是配合运载火箭验证地月转移轨道直接发射技术;二是验证距月面100公里近月制动的月球轨道捕获技术;三是验证100公里×15公里轨道机动与飞行技术;四是对二期工程的备选着陆区进行高分辨率成像试验;五是搭载轻小型化X频段深空应答机,配合中国新建的X频段地面测控站,试验X频段测控技术;六是试验遥测信道低密度奇偶校验码(LDPC)编码技术,月地高速数据传输技术及降落相机技术。这六大技术验证,将为我们进一步了解月球表面环境,把握深空探测技术发展规律,有效降低探月二期工程风险,提供有益的借鉴。

嫦娥二号卫星在嫦娥一号卫星的基础上,改进了有效载荷性能,提高了对月科学探测精度,重点是完成四个科学目标,即:获取更高精度月球表面三维影像,分辨率由嫦娥一号卫星的120米提高至优于10米,同时还将探测月球物质成分、月壤特性以及地月与近月空间环境。嫦娥二号卫星开展的月球科学探测将在中国后续探月工作中发挥重要作用,可有效促进深空探测领域的发展。

嫦娥二号卫星由10大分系统组成。根据新的任务要求,系统总体及热控分系统等进行了重新设计,8个分系统在充分继承嫦娥一号卫星状态基础上进行了局部设计修改,而技术试验和有效载荷这两个分系统则集中了全部的新研软硬件产品,并进行了全新设计。

打造“直达天梯”。如果把嫦娥二号比作一个在严酷环境中需要完成一系列高难度动作的杂技演员,那么能否顺利进入地月转移轨道就是摆在她面前的第一道难关。根据地月日的运动规律,卫星进入地月转移轨道的窗口时间非常短,如果星箭分离时卫星没有准确进入地月转移轨道入口,那么就需要对卫星轨道进行调整,会使卫星上的燃料提前消耗,如果偏差过大,将影响后续任务的执行。为此,卫星系统和火箭系统两大系统互相配合,携手合作,经过多次反复核算,最终设计出火箭的发射轨道,为“嫦娥奔月”打造了一架快捷方便的“直达天梯”。

确保精准“刹车”。点火发射后,“嫦娥二号”乘坐着“直达电梯”向月宫飞奔而去。如果她跑的用力过猛,来不及及时刹车,就不能成为月球卫星。“刹车”力量不够会造成卫星飞出月球的引力范围,而不能被月球捕获;“刹车”力量过大,卫星就会撞上月球,后果不堪设想。为了能够让卫星顺利进入100公里×100公里的工作轨道和100公里×15公里的环月轨道,设计人员进行了极其精确的分析求解,并建立了相关的数学模型,反复确认相关系统间的接口关系。经过一轮轮反复的讨论和计算,他们终于找到了控制精度的有效方法,精准“刹车”难题迎刃而解。

增加全新技术试验分系统。“嫦娥二号”与“嫦娥一号”相比,最大的一个不同就是新增了一个分系统——技术试验分系统。这个分系统主要用于实现星地X频段测控体制验证,并试验降落相机等相关技术,为二期工程进行先期验证和技术储备。按要卫星研制节点,这个分系统必须在最短的时间内完成方案设计、初样和正样产品的研制,才不至于影响整个任务的进度。任务紧迫,技术试验分系统的攻关小组开始了与时间的角力。资料室、互联网、设计室、单机生产厂,设计师们辗转奔波,经过无数次的计算、论证、推翻,再计算、再论证……一个个技术难题终于逐一攻破。

国内首次应用X波段测控体制。嫦娥二号卫星拥有多项新技术,其中相当一部分为首次上天试验,X波段测控体制就是其中的代表。目前,中国卫星中尚无星地X波段测控体制应用的实践,与国内主要使用的S频段测控体制相比,它有着传输速度高、信号衰减小、负载数据多等优点。但是它同时又面临着设计、器件和工艺等一系列技术难点。设计人员们并没有被困难吓倒,而是直面挑战,经过通宵达旦的攻关,终于在最短的时间内拿出了解决方案。

配置“冷暖空调”。由于轨道的变化,嫦娥二号卫星在运行过程中将面临300℃左右的冷暖温差。如何抗拒来自太阳光的高温照射,又如何抵御冰点以下的寒冷?由“嫦娥二号”热控系统的设计团队妙手设计的卫星防辐射覆膜大显神通。这个由13层薄如蝉翼的覆膜组成的金灿灿的外衣,有着特殊的结构,可以传导星内的热量,有效形成星内热平衡环境,“嫦娥二号”穿上它,就如置身在四季如春的空调间。

设计“动静相宜”的微小相机。为了在卫星发射升空后能从太空中拍摄清晰的地球图像,同时也为了快速清晰地获取月球表面图像,嫦娥二号卫星上面安装了四个集成了光、机、电、热等先进技术的微小相机。设计人员采用了CMOS图像传感器,并针对嫦娥二号卫星的需求,主动展开攻关,独辟蹊径,“短、平、快”地完成了相机研制。

经过两年多的攻关,嫦娥二号卫星的研制工作取得了突破性进展。在嫦娥奔月梦圆的交响曲中,奏响了振聋发聩的最强音。

netease 本文来源:中国新闻网 作者:索阿娣 刘斐 庞丹 戚雪飞 责任编辑:黄家第_NNB6466
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