编者按:“嫦娥二号”卫星是探月二期工程的技术先导星,其主要目的是为“嫦娥三号”任务实现月球软着陆进行部分关键技术试验。“嫦娥二号”探月工程由绕月探测卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用五大系统组成。[“嫦娥工程”简介] [意义] [五大工程目标] [四大科学目标]

月球探测卫星系统

月球探测卫星系统是月球探测卫星工程系统中最重要的一环,由中国空间技术研究院负责研制。该月球探测卫星选用东方红三号卫星平台,总质量2350千克,设计寿命一年。该星体尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米,并充分继承资源一号、二号等地球卫星的现有成熟技术和产品,进行适应性改造。所谓适应性改造就是在继承上的创新,突破一批关键技术。例如,三维定向技术,即卫星的太阳能电池翼、遥感器和传输信息的天线分别要时刻对准太阳、月亮、地球。另外,在月球探测卫星的轨道设计和紫外月平仪的研制等方面,也都开展技术攻关。它采用三轴稳定方式,对月定向工作,将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。

嫦娥二号载有6套24件130千克月球探测仪器,其中包括CCD立体相机、激光高度计、成像光谱仪、γ/X射线谱仪、微波探测仪、太阳风离子探测器等。其中CCD立体相机是拍摄全月面三维影像的专用相机;成像光谱仪用于获取月面光波图谱;γ/X射线谱仪用于探测月球表面元素;微波探测仪除用于获取月壤的厚度信息之外,还能够给出月球背面的亮度温度图和月球两极地面的信息。

从发射到进入环月工作轨道,嫦娥二号奔月要转几次路线,飞行时间大约需要10天才能到达月球附近的轨道。整个飞行过程要经历调相轨道、地月转移轨道、月球捕获轨道和环月工作轨道几个阶段。 [详细内容]

运载火箭系统

中国将用长征三号丙运载火箭发射嫦娥二号。CZ-3C火箭中国运载火箭技术研究院研制,是金牌火箭CZ-3A(长征三号甲)的兄弟。全国政协委员、中国运载火箭技术研究院党委书记梁小虹说,CZ-3C火箭将直接发射“嫦娥二号”卫星进入奔月轨道,其运载能力满足要求,并采用制导关机技术达到满足“嫦娥二号”卫星要求的入轨精度。

与发射的CZ-3A火箭相比,“CZ-3C火箭增加了两个捆绑助推器,运载能力更大,由2.6吨提高到了3.8吨。”梁小虹说。该火箭标准地球同步转移轨道运载能力为3800千克,火箭的起飞重量约为345吨,总长54.84米,整流罩直径4米。

CZ-3C火箭的研制是与CZ-3B火箭同时开展的,采用了模块化设计和与CZ-3A,CZ-3B火箭相同的技术,“继承了这两种火箭的成功经验”。

除此之外,为了满足发射“嫦娥二号”任务的地月转移轨道、准时发射、多窗口、高可靠等需求,CZ-3C火箭对整流罩、控制系统箭上软件、常规和低温发动机、利用系统传感器、地面发射支持系统等进行了改进,对遥测参数、延时存储器和利用控制机配套数量进行了调整。 [详细内容]

测控系统

测控系统是绕月探测工程的一个重要组成部分,负责运载火箭发射和嫦娥二号卫星整个飞行任务期间的轨道测量、遥测监视、遥控操作和飞行控制,以及嫦娥卫星探测应用期间的任务计划的实施与操作管理,并通过高精度的测定轨,为地面应用系统科学探测数据的处理提供轨道数据保障。

目前,我国的绝大部分卫星距离地面在4.2万千米以内,属于“近程”的范围;在嫦娥工程中,我国探测卫星距离地面最远可达44万千米,是地球同步卫星距离地面的10倍以上,属于“远程”范围。与近程测控通信相比,深空远程测控通信会碰到信号衰减大、无线电波传输时延长、信息传输速率受限、高精度导航困难等难题。

测控系统是绕月探测工程的一个重要组成部分,负责运载火箭发射和嫦娥卫星整个飞行任务期间的轨道测量、遥测监视、遥控操作和飞行控制,以及嫦娥卫星探测应用期间的任务计划的实施与操作管理,并通过高精度的测定轨,为地面应用系统科学探测数据的处理提供轨道数据保障。 [详细内容]

发射场系统

发射场系统由西昌卫星发射中心负责建设,选在西昌卫星发射中心,改建一系列的发射工位。

西昌卫星发射中心由总部、发射场、通信总站、指挥控制中心和三个跟踪测量站,以及其它一些相关的生活保障单位组成。发射场的地理坐标是 28°14'42.11"N 102° 1'45.77"E。主要担负广播、通信和气象等地球同步轨道(GTO)卫星发射的组织指挥、测试发射、主动段测量、安全控制、数据处理、信息传递、气象保障、残骸回收、试验技术研究等任务。

“嫦娥一号”卫星发射后两年多来,西昌卫星发射中心先后完成发射场空调系统、常规加注系统、氮氧站等一系列设备改造项目,测控通信系统更新大量设备,以适应“嫦娥二号”卫星发射任务需要。


与此同时,针对“嫦娥二号”卫星及其运载火箭技术状态的变化情况,中心组织科技人员开展分析研讨,修订试验文书,优化测试流程,广泛开展针对性训练,掌握设备状态,培养出一大批执行卫星发射任务的岗位技术能手。

根据适应“嫦娥二号”卫星发射任务的需求,西昌卫星发射中心着手建设质量、环境和职业健康安全一体化管理体系,目前这一体系已在该中心航天发射任务中投入试运行,目标是打造成为现代化的绿色生态型航天发射场。[详细内容]

地面应用系统

该系统包括月球探测卫星运行管理中心、数据接收中心及科学数据处理和研究中心三个部分。

运行管理中心是地面应用系统的神经中枢,负责对嫦娥二号卫星上的8种24件的科学探测仪器进行指挥调度,保证仪器有序工作,以免“撞车”现象。比如,下达指令给卫星上的照相机什么时候睁开眼睛工作、给月球拍照,什么时刻闭上眼睛给照相机充电,都要通过地面系统来发出指令。它也是地面应用系统业务的运行中枢。技术人员使用这里的硬件与软件设备,对整个地面应用系统进行控制,并调度地面应用系统运行。

数据接收中心负责接收嫦娥二号送回地面的科学数据。嫦娥二号卫星工作在38万千米之外,所以数据信号传输的衰减量大,传输的时间延迟也长,地面能够接收到数据的地域覆盖率低。为了能够接收从遥远的嫦娥二号卫星上传来的数据,地面应用系统建设了两座国内最先进的深空探测地面站:密云地面站和昆明地面站。

通过天线接收下来的信息只是一些二进制的数据,需要把这些二进制的数据转换成能够被科学家进行科学研究的图像、谱线等数据。经过预处理之后,这些产品还不能成为公众所能理解的成果,需要对这些数据产品进行“深加工”,加工成能够很直观地反映月球表面各种特征的图件,例如我们期望看到的月球表面的“立体地图”、岩石类型的分布图等等。这个工作是由科学数据处理研究中心最终完成的。 [详细内容]

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