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中国航天科技集团公司奋战嫦娥二号任务纪实

2010年10月02日15:23人民网我要评论(0)
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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,我国卫星中尚无星地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。

长三丙研制:严慎细实精准送“嫦娥”

发射嫦娥二号卫星的长征三号丙运载火箭,是“长三甲”系列火箭家族中的一员,由中国航天科技集团公司一院抓总研制。与其他运载火箭相比,它虽然没有身经百战的经历,但其身出名门继承成熟技术,具有技术性能先进、可靠性高、运载能力适中、适应能力强等特点,这使它成为执行“嫦娥二号”任务的首选火箭。

长征三号丙火箭在继承了长征三号甲火箭和长征三号乙火箭的成熟技术和成熟产品基础上,进行了大胆的创新。长征三号丙火箭是我国首枚非轴对称构型运载火箭。为了满足不同发射市场的需求,长征三号丙火箭在研制之初,其发射能力即定位为介于长征三号甲和长征三号乙火箭之间,为了实现这一目的,设计师采取了在长征三号丙火箭芯一级Ⅱ、Ⅵ象限上捆绑两个助推器的设计。在此之前,我国的火箭不是没有助推器,就是有带对称的四个助推器,长三丙火箭采用两个助推器,这在我国是首创。

伴随这一革新,火箭总体设计人员面临的是一系列技术上的变化和前所未有的挑战,总体原始参数要变、气动特性要重新确认、发射弹道、姿控总体、载荷设计、环境条件等一系列的因素都要重要衡量与考核。作为我国第一枚结构外形非全对称的大型运载火箭,长三丙火箭面临最大的考验是飞行过程中的平衡问题。为了解决这一难题,设计师们根据多年研制经验,反复分析研究,多次探讨和试验,对一级尾段进行了重新设计,实现了捆绑两枚助推器,并安装两枚尾翼的要求,从而增大了火箭的安全余量。与此同时,在设计师们刻苦攻关、呕心沥血、不懈努力下,由火箭构型变化带来的一系问题也逐渐迎刃而解,并在非轴对称运载火箭研制方面取得了8项技术突破。

作为长征三号甲系列火箭中的重要一员,长征三号丙火箭的研制成功标志着长征三号甲系列火箭终于形成了一个完整的系列,构成了我国高轨道运载能力最大、适应性最强的火箭群体。长征三号丙火箭的研制成功也使我国高轨道运载能力的分布梯度更加合理,提高了长征系列运载火箭在国际卫星发射服务市场的竞争力,为我国航天事业的进一步发展创造了更好的条件。长征三号丙火箭的研制成功为我国非轴对称构型运载火箭的发展奠定了技术基础,摸索出了一套行之有效的设计方法,开辟了一条新的发展之路。

相比嫦娥一号任务先将卫星发射到地球附近的过渡轨道,再经过卫星自身多次调整进入地月转移轨道--奔月轨道,嫦娥二号任务是由运载火箭将卫星直接送入近地点200公里、远地点38万公里的地月转移轨道。这对运载火箭提出了新的要求,推力要求更大,入轨精度和控制精度要求更高,特别是地月转移轨道发射技术是嫦娥二号工程研制的关键技术,也是中国航天史上首次实现这一技术。

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[责任编辑:pennyhuang]
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