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嫦娥再出发:中国探月工程由一期迈入二期

2010年10月01日16:59瞭望袁元我要评论(0)
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诸多风险考验“嫦娥二号”

考虑到“嫦娥二号”将完成的一系列试验和探测任务的复杂性,于登云坦言,这样一个全新的任务仍面临着诸多着风险,并且风险的难度系数相比于“嫦娥一号”卫星要大得多。

“把‘嫦娥二号’卫星比作一个要在严酷环境中进行高难度表演的杂技演员也是毫不为过的”,“嫦娥二号”总设计师黄江川这样形容。

风险一:能否顺利进入地月转移轨道入口。根据地球、月亮、太阳的运动规律,卫星进入地月转移轨道的窗口时间非常短,若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,就将影响后续任务的执行。

风险二:能否精准“刹车”,即卫星通过近月制动能否被月球重力场捕获。

“嫦娥二号”的第一次近月制动至关重要,如果刹车成功,卫星会处在近月点200公里、远月点8000公里左右的椭圆轨道上,成为月球卫星;如果刹车不够,卫星仍会飞出月球的引力范围,而不被月球捕获,从而不能环绕上月球;如果“刹车”力量过大,卫星就会撞上月球,后果同样不堪设想。

风险三:能否从100公里的圆轨道过渡到近月点15公里、远月点100公里的椭圆轨道。这一动作既将验证卫星的测定轨技术,也要对后续工程的备选着陆区进行高分辨率成像。因此,要实施近月点15公里、远月点100公里的轨道变轨,同时让这个轨道的近月点正好在备选区域的话,卫星就必须在月球无法朝着地球的那一面变轨。而此时,地面的遥测信号无法进行传递,卫星是不可人为干预和控制的,只能依靠卫星上已经设置好的自主控制程序进行。

在卫星自主控制程序运行时,如果发动机点火不成功,那只能等待下一月变轨的机会。而如果点火过了的话,卫星将面临致命风险。同时,如果点火时间过长,造成卫星轨道低于15公里,就会加大卫星撞上月球上的高山的可能性。

风险四:“嫦娥二号”卫星验证的工程任务内容很多,很繁重,往往是一环扣一环,技术人员能否对卫星进行精准操作,也构成了卫星的另一重风险。

比如,近月点15公里、远月点100公里的椭圆轨道变轨,实际上有多重目的在里面,除了验证轨道机动技术以外,还要对月球指定区域进行高分辨率成像,同时还要进行X频段测控体制方面的验证。这些任务的密度非常大。因此,为了规避操作上的风险,确保“嫦娥二号”卫星的安全,卫星型号队伍提出了“操作零缺陷”的要求。

风险五:来自月球具有的特殊空间环境。月球表面的物质分布非常不均匀,造成月球不同区域的重力场并不一样。因此,卫星在轨运行期间,其轨道要经常进行维护。

此外,太阳每11年左右都有一个活跃期,会形成太阳风暴。这对卫星会造成多种效应影响,如果严重的话可能造成电子元器件或者设备损坏。在“嫦娥二号”在轨运行的预定时间内,正好临近太阳风暴活跃期,卫星也将面临这方面的挑战。

赵小津表示,“嫦娥二号”任务具有高风险性,对于每一个风险可能出现的问题,航天科技集团公司都要求发射试验队做好周详的故障应对策略,事先制定完备的预案,同时在地面进行验证或是仿真实验。

“除了要把工作尽可能做细外,我们还要把预案做得更完整,目前,我们已经制订了上百种风险控制方案,但这项工作仍在进行之中,一直要到火箭点火发射为止。”于登云告诉本刊记者,进入到月球运行轨道后,“嫦娥二号”还要在轨工作半年。卫星在完成在轨测试的“体检”后,就可以开展试验。在试验过程中,风险也无处不在。“我们目前排了一个计划表和一系列预案,但在具体的实施过程中,还要根据卫星当时的状态作出实时调整。”

探月工程要成为“科学家的眼睛和手”

从1970年我国发射第一颗人造卫星,到21世纪的载人航天工程和月球探测工程,中国航天走出了一条独立自主的发展之路。在孙家栋看来,航天技术的不断发展,不仅证明了人类“探知未来”的能力,更成为了人类实现梦想的“载体”。中国航天将来要走向太阳系的任何一个星球,为科学家提供探测平台,成为“科学家的眼睛和手”。

而月球则是人类探索未知的“第一个选择”。孙家栋指出,我国的“嫦娥一号”探测拿到的月球数据,比以往其他国家提供的数据都要新、全,为科学家的科学研究提供了宝贵的科学数据,“中国实施探月工程,具有着很强的现实意义和价值”。

“进行深空探测的战略意义,首先就在于‘探索’本身。”叶培建认为,走向深空进行探索的任务是长期的,这是人类历史前进的主题,而一个国家能否进入深空的能力,也关乎着其综合国力的提升与民族的自信心、自豪感的凝结。

在包括卫星系统、运载火箭系统、测控系统、发射场系统和地面应用系统的探月工程的五大系统中,叶培建分析,目前我国的火箭系统、发射场系统的发展水平已达到世界领先地位,而卫星系统、测控系统与世界一流技术相比仍有差距,“这是由于飞行器和测控系统变化最大,需要不断加以技术上的创新和完善。”

孙家栋认为,卫星发射是一个严密的综合工程,卫星上天后,要独立生存并完成好赋予的任务,需要多方面系统的协调和配合。目前,中国的卫星技术水平已经处于前沿,但是与世界上一流技术相比,在世界航天追求“成功率和稳定性”的现在,中国卫星的研制水平仍有较大上升空间。□

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