“嫦娥”待命探月

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导读: “嫦娥一号”探月卫星将择机发射,成为我国航天史上继成功发射人造卫星和载人飞船之后竖起的第三个里程碑。整个绕月探测工程预计耗资14亿人民币,相当于目前修建二公里地铁的造价。我国在有限的投资条件下开展深空探测活动,体现了中华民族和平崛起的坚定信念和铿锵步伐——   “嫦娥一号”探月卫星将承载着炎黄子孙千年的美好夙愿,计划于近期择机发射升空,届时将有四只千里眼接收月球照片。分别是国家天文台北京密云地面站、云南天文台、上海天文台和乌鲁木齐天文台。   探月工程是中国继“神六”载人航天工程之后的又一项重

“嫦娥一号”探月卫星将择机发射,成为我国航天史上继成功发射人造卫星和载人飞船之后竖起的第三个里程碑。整个绕月探测工程预计耗资14亿人民币,相当于目前修建二公里地铁的造价。我国在有限的投资条件下开展深空探测活动,体现了中华民族和平崛起的坚定信念和铿锵步伐——


“嫦娥一号”探月卫星将承载着炎黄子孙千年的美好夙愿,计划于近期择机发射升空,届时将有四只千里眼接收月球照片。分别是国家天文台北京密云地面站、云南天文台、上海天文台和乌鲁木齐天文台。


探月工程是中国继“神六”载人航天工程之后的又一项重大宇宙探索工程,“嫦娥一号”卫星所传回的月球照片也将对外公布。


国家天文台北京密云地面站有我国目前最大的、直径50米的射电望远镜,其他三个分别为云南天文台的直径40米,和上海、乌鲁木齐的直径25米的射电望远镜,成为探月工程的四只“千里眼”。昨天,我们前去探访此次接收“嫦娥一号”返回信号的最大的“千里眼”。


最大的“千里眼”


这个最大的“千里眼”位于北京密云,从天津市区出发,直奔101国道,沿密云水库东岸前行,汽车行驶在崎岖的山路中间,远处的密云水库烟雾缭绕,与周围的群山遥相呼应。经过大约5个小时的车程,我们来到位于水库北岸的国家天文台,北京密云地面站。


未进入科研办公大院,高高的白色“大锅”已经在一片绿色的玉米地中显现出来,周围几十个小型“锅盖”更衬托出“千里眼”巨大的个头。


走进密云站,处处可见监控摄像头,为保障“嫦娥一号”探月工程的顺利进行,这里已经进行了周密的部署。那个最大的射电望远镜就位于大院西面。


站在“千里眼”下面,上面的白色栏杆纵横交错,维护人员坐在栏杆上并不显眼。


据国防科工委官方网站介绍,密云50米天线是目前国内口径最大天线,是由国家天文台和中国电子科技集团公司第五十四研究所共同研制的,2002年10月开始启动,历时4年建成,2006年10月通过验收评审。


密云50米天线高56米,总重680吨,由结构、馈源和伺服控制三部分组成。天线结构主要包括反射体和座架两部分,其中座架采用轮轨方式,由轮轨、方位驱动装置、一次平台、A字梁、二次平台、俯仰座架、俯仰驱动装置、俯仰齿弧等组成。反射体包括背架和反射面,共有七环、432块面板,其中一至四环为实板面,半径为30米;五至七环为内径6.5cm的丝网面,径宽20米。


密云50米天线已成为我国深空探测和射电天文的重要设备,在国家重大战略工程——绕月探测工程(嫦娥工程)中,承担着科学数据接收和VLBI精密测轨两项重要任务。


4只“千里眼”协同工作


据了解,完成探月工程照片接收任务的大型射电望远镜共4台,其余3台分别安装在上海、昆明和乌鲁木齐,每台依次按照2000-3000公里的直线距离设置,共同组成一个“超级望远镜”,对探月卫星的工作情况进行跟踪监测。


这4台对“嫦娥一号”进行精确定位和观测的射电望远镜,将共同组成VLBI网,对绕月探测卫星进行联合精确定位。中国科学家称VLBI网叫做“甚长基线干涉测量”,简单地说,就是把几台射电望远镜联合起来,达到一架超大型望远镜的观测效果,可以对探月卫星的运行、工作情况等进行不间断的跟踪、监测。


“嫦娥一号”所获取的数据将源源不断地以无线电波的方式传送回地球,此时,中国四个观测站形成的“甚长基线阵”,将这些无线电波接收,然后集中发送到北京总部,经过科学家解码,还原成图片和数据,以此作为认识月球的依据。


今年5月,嫦娥工程四大地面站进行了一次“实弹联合演习”,成功跟踪欧洲绕月卫星。据介绍,测试所跟踪的是欧洲航天局的一颗在轨绕月卫星。经过欧洲航天局允许,中国对这颗每4小时绕月球一圈的卫星进行了5天的试跟踪观测。


5天中,北京和昆明的大型射电望远镜以及位于上海和乌鲁木齐的中型射电望远镜组成强大的干涉网,实现了每天24小时不间断地对绕月卫星和太空中的其他目标进行跟踪观测。


为月球拍“写真”


中国绕月探测工程首席科学家欧阳自远、中科院国家天文台郑永春助理研究员近日说,今年下半年发射的嫦娥1号探月卫星,选用的科学探测仪器有6套24件。这些设备在中国都属首次使用,有的是世界首创。嫦娥1号卫星奔赴月球,将完成包括绘制立体的月球地图等四项科学任务。


中国嫦娥一号卫星今年下半年将携带具有世界先进技术的探月仪器,奔向月宫探索宝藏。


今年下半年发射的嫦娥一号探月卫星,选用的科学探测仪器有6套24件,包括CCD立体相机、激光高度计、成像光谱仪、伽马/X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器和低能离子探测器等,这些设备在中国都属首次使用,有的是世界首创。


嫦娥一号卫星奔赴月球,将完成4项科学任务,独创CCD立体相机搭载激光计拍摄三维影像月球地形图探月的第一项任务是绘制立体的月球地图。国外已有多个版本的平面月球地图,但立体的只有二幅,且做得不完整。嫦娥一号卫星将采取与其他国家不同的思路,搭载1台CCD立体相机和1个激光高度计,两者结合绘制完整细致的立体月球地图。


CCD立体相机同时对卫星飞行的前方、下方和后方进行拍照,形成三维影像。激光高度计由激光器、望远镜和接收电路三部分组成。卫星进入环月轨道后,激光高度计首先向月面发射激光束,并立刻用望远镜把反射回来的光束变成电信号;接收信号的电路盒将迅速进行计算,得出该探测点的月球海拔高度。激光高度计完成绕月旅行,月面每个探测点(包括南北极的黑暗深坑)的海拔高度就一清二楚了。这些数值与CCD立体相机拍摄的高精度图像相叠加,就是一幅完整而精确的月球立体地形图。 厉国青 沈锡禄


探月工程的轨道设计


长征三号甲运载火箭头顶着“嫦娥一号”从西昌卫星发射中心起飞腾空后,怎样把探月卫星送到月球附近,卫星最终如何进行绕月运行?


运载发射、调相轨道 长三甲火箭把“嫦娥一号”卫星送到离地面600公里的高度时,尚未离去的第三级火箭即氢氧发动机再次点火工作,把卫星送入近地点为600公里、远地点为51000公里的椭圆形轨道运行,经过16个小时后,卫星又回到近地点。此时,氢氧发动机又点火工作,把卫星送入远地点为71000公里的椭圆形轨道运行,经过24小时后又回到近地点。随即,氢氧发动机再次点火工作,把卫星送入远地点为120000公里的椭圆形轨道运行,经过48小时又回到近地点。通过这样的三次加速,就为卫星飞奔月球奠定了基础。这一飞行过程又被称为运载发射、调相轨道阶段。


奔月轨道 当卫星最后一次回到近地点时,氢氧发动机再次点火工作,给卫星一个更大的推动力,使其达到每秒10.8公里的速度,并进入近地点为600公里、远地点为384400公里的大椭圆形轨道,亦即奔月轨道。此时,氢氧发动机就完成了最后一次加速任务,随即与卫星实现星箭分离。然后,卫星就按照测控系统发出的指令工作,沿着奔月轨道飞向月球。奔月轨道亦称地月转移轨道,卫星实际飞行的路线仅是大椭圆一半的弧线长度。


环月轨道 在卫星到达远地点即月球附近200公里的时候,启动它本身携带的小型火箭点火,开始第一次制动减速,使卫星进入一个环月轨道运行,经过12个小时后又回到原来距月面200公里处。这时,再次启动星上火箭工作,进行第二次制动减速,让卫星进入一个运行周期为3.5小时的椭圆轨道飞行。当卫星重新回到距月面200公里处时,又一次启动星上火箭点火,进行第三次制动减速,使卫星最终进入预定的环月轨道运行。环月轨道即卫星飞经月球南北两极、距月面200公里高的圆形极月轨道,运行周期为127分。它也称绕月轨道,乃是“嫦娥一号”对月探测的工作轨道。此一过程又被称为近月制动、进入环月工作轨道阶段。


选择这种轨道的好处是它能使卫星的探测工作对月球实施全面覆盖。卫星能对月球的每一寸土壤进行测量。同时,运行在这种圆形轨道上的卫星,能够获取具有相同的较高分辨率的图像。考虑到月球引力场的复杂性,为避免卫星运行高度下降,“嫦娥一号”每两个月左右需调整一次轨道。 尹怀勤


嫦娥奔月牵动人心


“嫦娥一号”探月工程牵动了亿万中国人的心,国防科工委月球探测工程中心向社会征集了30首歌曲作为“嫦娥一号”月球探测卫星播放歌曲。有的网站也设立了“嫦娥探月”——网友祈福活动。有大量网友参与讨论并对我国探月工程送出祝福,有身在美国的网友表示:“祝愿探月卫星发射成功,顺利完成任务,也希望中国越来越强大!”有江苏网友称:“看到国人要探月的消息,真令人激动地热泪盈眶了,伟大的工程!加油!”


另外,还有不少网友参加了“为嫦娥探月送祝福”征文活动,用诗歌、散文、评论、杂文等形式送去了自己对我国探月工程的祝福。有网友文章的最后提到:月亮在中国人的梦想里即将变成现实,所有美好的故事即将在现实里“发芽和生长”。 扈嘉怡


“嫦娥一号”探月路线


1、经过10-12天的飞行,卫星接近月球开始“刹车”。今年,“嫦娥一号”将搭载长征三号甲运载火箭从西昌发射升空。


2、火箭把卫星送入绕地球飞行的大椭圆轨道,星箭分离,卫星打开太阳能帆板。


3、依靠卫星上的推进系统使卫星绕地球做加速变轨,绕地球飞行5到7圈。


4、卫星调整飞行路线,飞向月球。


5、进入奔月轨道。


6、中途轨道经过数次修正。


7、靠月球引力进入月球轨道。


8、经过制动,卫星进入月球200公里轨道,进行环月探测,不再返回地球。


“嫦娥一号”介绍


“嫦娥一号”卫星的外形与东方红三号卫星相似,为一个2.22米×1.72 米×2.2米六面的立方体,两侧各装有一个大型展开式太阳能电池翼,当两侧太阳翼完全展开后,最大跨度可以达到18米。


奔月时间需要10天左右


绕月探测工程卫星系统副总设计师孙泽洲表示,“嫦娥一号”从地球发射升空,先绕地球转5—7圈,轨道是椭圆轨道,需要10—12天可以飞到月球附近。“嫦娥一号”还是一个普查型的探测任务卫星,200公里的轨道可以满足任务要求。其任务是环月探测,因此不再返回地球。


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