李宣良 孫彥新 白瑞雪 2007年10月27日 21:08
在嫦娥一號衛星飛向38萬公里外月球的漫長旅途中,需要進行一系列高度複雜又充滿風險的動作。
中國繞月探測工程總指揮欒恩傑說,如果從衛星發射到最後數據分析過程的10個關鍵環節都能順利完成,那麼我國首次繞月探測就圓滿成功了。
那麼,這10個關節點所指的是什麼呢?
關節點一:發射 將嫦娥一號衛星送上太空的,是被譽為“金牌火箭”的長征三號甲運載火箭。
綜觀人類探月史,美國和蘇聯在20世紀的探月活動,因運載火箭故障造成的探測失利佔了很大比重。因此,運載火箭的高可靠性,是確保探月成功的必要前提。
這次發射是長征三號甲運載火箭的第15次發射,迄今這一型號火箭的發射成功率為100%。此前,長征三號甲運載火箭與應用廣泛的東方紅3號衛星平臺曾多次“聯姻”,每次都取得圓滿成功,用這樣一個“大力士”來托舉在東方紅三號衛星平臺上研製而成的嫦娥一號衛星,再合適不過了。
在我國現有的3個航太發射場中,只有西昌衛星發射中心具備發射長征三號甲等大推力火箭的能力,而且這裡緯度低、海拔高、氣候宜人、交通便利,是發射各類地球同步軌道衛星的理想場所。
關節點二:入軌 衛星能否準確進入預定軌道,是判斷發射是否成功的重要標誌。
長征三號甲運載火箭在發射嫦娥一號衛星時,通過第一、二級和第三級的第一次點火,先將衛星送入近地軌道,並在近地軌道滑行飛行一段時間。
在火箭起飛的第1249秒,三級火箭第二次點火;第1373秒,三級火箭二次點火發動機關機。第1473秒,星箭分離成功,嫦娥一號衛星進入近地點約200千米、遠地點約51000千米、運行時間為16小時的大橢圓軌道,成為一顆繞地球飛行的衛星。
關節點三:變軌 當嫦娥一號衛星在16小時軌道飛行一圈半後,10月25日下午,地面注入指令,衛星上推力為50牛頓的調姿發動機開始點火,約4分鐘後,推力為490牛頓的主發動機點火實施變軌,將衛星軌道近地點抬高到離地球約600公里的地方。
10月26日下午,當衛星再次到達近地點時,衛星主發動機再次打開,巨大的推力使衛星上升到24小時軌道。
在24小時軌道上運行3圈後,衛星上的主發動機第三次點火,實施第二次近地點變軌,嫦娥一號衛星進入48小時軌道。這一時刻大約發生在10月29日。
這幾次變軌都是通過衛星上的發動機使衛星加速。從理論上講一次變軌就可以實現,但為了充分利用燃料,同時也為了方便地面控制,科學家把變軌逐步分解。
關節點四:奔月 在3條大橢圓軌道上經過7天“熱身”後,嫦娥一號衛星將正式奔月。
10月31日,當衛星再一次抵達近地點時,主發動機打開,衛星的速度在短短幾分鐘之內提高到10.916千米/秒以上,進入地月轉移軌道,真正開始了從地球向月球的飛越。
嫦娥一號衛星選擇這樣的奔月方式,有著3方面的優點:一是可以確保重力損耗控制在5%以下;二是將幾次近地點機動安排在同一地區,有利於地面監測;三是安排了24小時軌道,可以比較方便地解決發射日期延後的問題。
關節點五:修正 在地月轉移軌道,也就是從地球軌道到月球軌道的這段距離,嫦娥一號衛星需要飛行約114個小時。
在人類探月活動的歷史上,曾多次發生探測器未能實現月球的捕獲而丟失在星際間的事故,這大多是由於飛行過程中衛星姿態和速度控制不精確造成的。如果衛星在地月轉移軌道近地點有1米/秒的速度誤差或1千米的高度誤差,飛到月球附近時都將產生幾千千米的位置誤差。
在高速飛行的過程中,嫦娥一號衛星必須在地面的指令下進行中途軌道修正。一般來講,至少需要進行兩次修正,第一次是在進入地月轉移軌道的一天之內,第二次是在到達月球的前一天內。這些指令,都是由設在北京的航太飛行控制中心發出的。