|
⊙本报记者 于祥明
11时15分
卫星顺利进入环月轨道
据介绍,11时15分,北京航天飞行控制中心调度地面测控系统,向沿着地月转移轨道高速飞行的嫦娥一号发出指令,卫星发动机准时点火,工作22分钟后,正常关机。随后,北京中心对各项测量数据的计算结果表明,卫星顺利进入周期为12小时的椭圆环月轨道。
所谓近月制动,就是给在地月转移轨道高速飞行的卫星减缓速度,完成“太空刹车减速”,建立正常姿态,进行环月飞行。
“当嫦娥一号卫星飞临月球时,受月球引力的影响,卫星相对于月球而言其飞行轨道为一条双曲线轨道,卫星必须按照预定的时间、速度抵达预定的近月点,然后实施准确的制动控制,否则卫星将会与月球擦肩而过,或者撞上月球,或者增加后续轨道调整的难度。因此,首次近月制动的时机非常宝贵,是整个卫星奔月飞行中最关键的一个控制点。”国家航天局发言人裴照宇说。
北京航天飞行控制中心专家也向记者表示,嫦娥一号卫星在地月转移轨道上经过114小时的“长途跋涉”,来到距月球约200公里的近月点时,卫星飞行速度达到每秒约2.4公里,如不及时有效制动,卫星将飞离月球,与月球的再次交汇将更加困难。如果制动量过大,将会撞击月球。因此,第一次近月制动具有极大的挑战性和风险性,直接关系飞行任务的成败。
今明两天
还将进行两次近月制动
“这次近月制动成功,为嫦娥一号最终进入‘使命轨道’进行科学探测活动奠定了坚实基础。同时,也表明我国已具备对距地球38万公里卫星进行精确测控的能力,标志我国航天测控水平有了新突破。”北京航天飞行控制中心副主任麻永平说。
据裴照宇介绍,为保证高速运动的卫星和月球准确进行空间交汇,在地月转移轨道约114小时的飞行过程中,嫦娥一号卫星于11月2日10时25分左右,顺利完成轨道修正,原设计的3次轨道修正由于变轨控制准确,取消了2次。
从10月24日发射升空到迈入月境,嫦娥一号卫星飞行了11天17小时10分。目前,嫦娥一号卫星各系统状态正常,还将于11月6日11时左右进行第二次近月制动,将轨道调整为近月点200公里,远月点1700公里,周期为3.5小时的轨道,并在这个轨道上运行7圈;11月7日8时左右进行第三次近月制动,将轨道调整为周期为127分钟,高度为200公里的极月圆轨道。这是科学家为“嫦娥”精心选择的“工作岗位”。在这个离月球表面200公里的圆形轨道上,“嫦娥”将不分昼夜地辛勤工作1年。
■访谈
专家详解“嫦娥奔月”技术细节
⊙本报记者 于祥明
嫦娥一号昨日首次成功“太空刹车”,而对于卫星绕月的一些技术细节,绕月探测工程卫星系统副总指挥龙江、北京航天飞行控制中心副主任麻永平、上海天文台VLBI研究室副主任郑为民等专家为我们一一详解。
嫦娥一号还要过“三关”
“卫星实现绕月飞行之后,为完成最终的探月目标,还有三个环节需要重点关注。”绕月探测工程卫星系统副总指挥龙江说。
首先,最终要达到目标轨道,卫星还要进行两次近月制动,制动环节是最终实现探月任务的一个比较关键的环节。再者,卫星达到目标轨道之后,要实现载荷的科学探测,还要完成保持一种三体定向的姿态。
“其一要对月球进行定向,从而对月进行探测。同时,卫星为了保持足够的能源能够绕月飞行,卫星的太阳翼要对日进行定向。最后,为了将科学仪器探测出的数据传回地球,卫星上的定向天线要实现对地球的定向。保持卫星的三体定向,是嫦娥一号在后续工作中需要关注的第二个环节。”龙江说。
最后,卫星实现绕月飞行之后,由于已经环月飞行,因为月球的环境影响,卫星上的一些分系统,如热控、供电等相关的工作模式还需要调整,这些调整工作是嫦娥一号后续工作中关注的第三个环节。
“针对上述后续工作中的关键环节,我们在地面制定了很多保障措施,这些措施都通过了一些验证和试验。因此,对为完成后续任务,整个研究队伍充满了信心。”龙江说。
148个故障对策确保安全
“载人航天的成功使我国千年的飞天梦想成为现实。对嫦娥一号卫星而言,在地月轨道控制方面,突破了地球轨道,实现绕月飞行测控突破。”昨天,承担这两项航天工程的北京航天飞行控制中心副主任麻永平表示,嫦娥一号与载人航天两项工程都是里程碑意义的重大工程。
据介绍,对于载人航天工程而言,只有飞行控制可靠实施,才能保证航天员能够安全地在轨飞行、安全地返回地面。对于嫦娥一号卫星,“由于地月空间的唯一性,就导致了在整个飞行控制过程中,一些关键的控制也是唯一的。”他说。据了解,为了保证工程各个阶段、各个关键控制事件安全可靠地实施,北京航天飞控中心准备了32份技术实施方案,近80余万文字。
“按照软件工程化的要求,我们编制了长达102万行的测控应用软件,并经过了第三方测试,确保了整个飞行控制软件的可靠性。”麻永平透露说,飞控中心对各个关键的飞控事件进行了多达百余次的飞行地面控制验证,同时还与嫦娥一号卫星在地面进行了1:1的协同工作演练,以确保嫦娥一号整个飞行控制过程中控制的可靠性。
另外,“嫦娥一号卫星从起飞一直到准确地环月到目标轨道,要进行多达8次的轨道控制,而且每一次控制都是一次考验。每一次不仅要准备好正常的飞行控制程序,而且还要针对在各种情况下有可能发生的问题和复杂性。”麻永平说。
“我们针对84种故障模式,制定了148个故障对策流程,确保在任何情况下,无论是正常还是异常,都能够对卫星实施可靠有效的控制,保证卫星飞控安全。”麻永平说。
航天测控首次引入VLBI
据悉,为了确保此次嫦娥一号卫星测控的可靠性,中国航天测控首次引入VLBI测量手段,即在国内S频段测控网基础上,增加了VLBI的系统作为整个测控的支持手段。对此,上海天文台VLBI研究室副主任郑为民透露,该系统构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多公里的巨大综合望远镜,测角精度可以达到百分之几角秒,甚至更高。
“VLBI是英文的甚长基线干涉测量的一个缩写。它的主要特点是用分布在不同地点的两台或者是更多的望远镜在同一时刻观察同一个设定点,然后把数据录入到磁带或者硬盘上,送到VLBI的数据处理中心,用专门的相关处理机进行处理,以获得VLBI的观测量,也就是延迟率和卫星的角位置。”郑为民解释说。具体的任务,包括完成卫星在24小时、48小时周期的调相轨道段的测轨任务,以及卫星在地月转移轨道段、月球捕获轨道段以及环月轨道段的测轨等任务。
据介绍,这种干涉测量的方法,使观测的分辨率不再局限于单个望远镜的口径,而是由望远镜的距离(基线的长度)所决定。
郑为民告诉记者,中国科学院的VLBI网是测轨系统的一个分系统,它目前由北京、上海、昆明和乌鲁木齐的四个望远镜以及位于上海天文台的数据处理中心组成。
■链接
“嫦娥”为何
选择200公里工作轨道
“嫦娥一号卫星选择距月球200公里的圆形轨道作为‘工作岗位’,完全是出于有效载荷开展工作的需要。”北京航天飞行控制中心总工程师王也隽5日在接受新华社记者采访时说,“轨道高度是根据绕月探测的科学目标确定的,与轨道控制技术的难度无关。”
王也隽说,嫦娥一号卫星选择高度为200公里的工作轨道,主要是因为卫星上搭载的CCD立体相机、激光高度计、微波探测仪等有效载荷,在这个距离上能够充分发挥性能,具备完成获取月球表面三维影像、分析月球表面元素含量和物质类型的分布特点、探测月壤特性、探测地月空间环境等4大科学目标的能力。
“就如同我国的载人飞船在323公里高度的轨道上飞行,而通信卫星在约36000公里高度的轨道上飞行一样,飞行器的轨道高度并不代表控制难度,也与技术先进与否无关。”王也隽说,“如果嫦娥一号选择其他高度的工作轨道,我们一样能够控制。”
探月二期工程
或将使用长征三号B
国家航天局发言人5日透露,正在论证用长征三号B进行发射月球着陆探测器的可行性。这位发言人是在5日国防科工委举行的新闻发布会上透露这一消息的。
据裴照宇透露,在中国探月二期工程即月面软着陆探测的方案中,曾经考虑过使用长征五号运载火箭。但为了使用更成熟的火箭,国家航天局目前正在考虑其他的选型,包括长征三号系列的其他型号,其中,长征三号B型运载火箭因具有较大的推力受到关注。
“现在正在论证用长征三号B发射月球着陆探测器的可行性。”裴照宇说。
(以上均据新华社电)