簡介
“嫦娥二號”是中國探月工程二期的先導星,其重要任務之一是要對“嫦娥三號”的著陸區進行高精度成像,因此其繞月飛行高度由“嫦娥一號”時的200公里降低到100公里。“嫦娥二號”CCD相機的精度也由“嫦娥一號”時的120米的解析度提高到10米以內。 其他主要技術性突破有:入軌時間縮減一半;繞行高度降低一半;無線電傳輸頻率更高;雷射發射頻率提高5倍;傳輸速率提高1倍等。2010年10月1日18時59分57秒,“嫦娥二號”衛星在西昌發射中心發射。
發射簡介
發射概況
嫦娥二號衛星是利用嫦娥一號備份星研製的,2010年10月1日18時59分57秒,長征火箭在西昌衛星發射中心點火,19時整成功發射。在飛行後的29分53秒時,星箭分離,衛星進入軌道。19時56分太陽能帆板成功展開。飛入指定軌道。[5]嫦娥二號工程的實施創造了航天領域多項“世界第一”:首次獲得7米解析度全月球立體影像,首次從月球軌道出發飛赴日地拉格朗日L2點進行科學探測,首次對圖塔蒂斯小行星近距離交會探測並獲得10米解析度的小行星圖像。發射時間
據發射中心工作人員介紹,嫦娥二號最終從2號塔位發射升空。2010年9月26日,西昌衛星發射中心的移動塔開始向2號固定發射塔靠攏。中國探月工程新聞發言人正式宣布,嫦娥二號將於2010年10月1日的18時59分57秒在西昌衛星發射中心發射到月球,開始了月球之旅。嫦娥二號發射火箭殘骸在2010年10月1日19時11分墜落在江西省吉安市周圍的村子裡。
深空探測
進入月球軌道後,嫦娥二號進行了20個月的繞月飛行和科學探測,於2011年06月09日下午4時50分05秒嫦娥二號飛離月球軌道,飛向150萬公里外的第2拉格朗日點進行深空探測。此次嫦娥二號主要測試深空探測能力,嫦娥二號最為重要的任務是到達預定的區域,為以後進行火星等其他深空探測打下良好的基礎,並儲備一些寶貴的信息材料。成為第一顆直接從月球軌道飛向深空軌道的衛星。
2013年1月5日23時46分,剛剛成功飛越探測圖塔蒂斯小行星的嫦娥二號衛星,在北京航天飛行控制中心的精確控制下,突破1000萬公里,這標誌著我國深空探測飛行控制能力得到新的躍升。
與近地飛行器8萬公里、嫦娥一號衛星38萬公里的距離相比,此次1000萬公里是中國太空飛行器迄今為止到達的最遠距離。此前,北京航天飛控中心精確控制嫦娥二號衛星,在世界上首次實現從月球軌道出發,進入距離地球約150萬公里遠的日地系統拉格朗日L2點環繞軌道,成功飛越700萬公里外的圖塔蒂斯小行星。
北京航天飛行控制中心總工程師周建亮介紹說,嫦娥二號突破了多項深空探測飛控關鍵技術,首次實現並掌握了1000萬公里遠的軌道設計與控制技術,在燃料最最佳化分析利用、軌道衰變規律等方面也取得了豐碩的成果。
2013年2月28日10時18分,嫦娥二號衛星與地球間距離成功突破2000萬公里,標誌著中國月球及深空探測能力實現新的躍升。衛星狀態良好,各項飛控事件執行正常,嫦娥二號衛星正繼續向更遠的深空飛行。
嫦娥二號作為二期工程先導星,承擔著為月面軟著陸驗證部分關鍵技術,並對後續預選著陸區實施精確探測的使命。
[5]2013年7月14日1時許,已成為我國首個人造太陽系小行星的嫦娥二號衛星與地球間距離突破5000萬公里,再次刷新“中國高度”。衛星狀態良好,正繼續向更遠的深空飛行。
2013年11月26日,已突破6100萬公里。並在離地途中為2013年12月2日凌晨將要發射的“嫦娥三號”探測器驗證了部分關鍵並詳細勘察了落月區域。
2013年12月16日,作為嫦娥三號的先導星,嫦娥二號已成為中國首個人造太陽系小行星,飛行到距離地球6500萬公里深空,還在飛往更遠的深空。
飛掠行星
“嫦娥二號”在拉格朗日2點環繞軌道上飛行了235天,出色地完成了觀察太陽的任務後,於2012年4月15日受控飛翔距離地球大約1000萬千米深邃的太陽系空間。現已突破6100萬千米,還將繼續飛翔。
“嫦娥二號”衛星於2012年12月13日成功飛抵距地球約700萬公里遠的深空,以10.73公里/秒的相對速度,與國際編號4179的圖塔蒂斯小行星由遠及近擦身而過,當日16時30分09秒,嫦娥二號與“戰神”圖塔蒂斯小行星相對距離達到3.2公里,首次實現中國對小行星的飛越探測。
工程收官
國防科工局2012年12月15日發布訊息稱,“嫦娥二號”衛星12月13日飛離日地拉格朗日L2點195天后,成功飛抵距地球約700萬公里遠的深空,與圖塔蒂斯小行星由遠及近擦身而過,中國對小行星的飛越探測[8]。交會時“嫦娥二號”星載監視相機還對小行星進行光學成像,這也是國際上首次實現對圖塔蒂斯近距離探測[8]。至此,“嫦娥二號”再拓展試驗圓滿成功,“嫦娥二號”工程完美收官[8]。飛行數據
繞月高度:100千米 飛行速度:1.5千米/秒
由於嫦娥二號衛星第一次軌道中途修正效果非常好,衛星運行一切正常,原計畫進行的第二次軌道中途修正取消。據專家介紹,軌道中途修正的目標就是把衛星在原有軌道上的速度增量拉下來,把增量控制在10米每秒以下,根據10月2日下午的數字來看,這個速度增量還不到1米/秒。
據介紹,嫦娥二號衛星原計畫要進行三次軌道修正,由於首次修正已經實現了初步的目標,第二次修正、第三次修正就沒有必要了,軌道修正的目的就是要把衛星調整到抵達月球100千米近月點進行制動時的速度,因而中途修正是這次關鍵太空“剎車”的基礎。據了解,從嫦娥二號衛星發射到抵達距月球100千米的時間大約為5天。
嫦娥之路
一、射向天空,飛向月球二、X射線譜儀
三、γ射線譜儀
四、雷射高度計
五、太陽高能粒子探測器
六、微波探測儀
七、太陽風離子探測器
八、490N發動機
九、測控全向天線
十、高速船微波直接調節器
主要任務
“嫦娥二號”主要任務是獲得更清晰、更詳細的月球表面影像數據和月球極區表面數據,因此衛星上搭載的CCD照相機的解析度將更高,其他探測設備也將有所改進。為“嫦娥三號”實現月球軟著陸進行部分關鍵技術試驗,並對嫦娥三號著陸區進行高精度成像。
進一步探測月球表面元素分布、月壤厚度、地月空間環境等六大任務。
運行時間
探月工程副總設計師孫輝先透露:“實際上,嫦娥二號是嫦娥一號的備用星。”,發射嫦娥一號時,為確保繞月飛行的成功,準備了兩顆衛星。“如果嫦娥一號沒有實現當初的目標,可能就會發射這顆備用星,嫦娥一號的任務圓滿完成了,這顆衛星就成為我國探月工程二期衛星的先導星了。”
孫輝先透露,作為嫦娥三號的先導星,嫦娥二號的任務將持續半年。到2011年4月1日,嫦娥二號已經達到半年設計壽命,衛星系統狀態良好,衛星燃料剩餘仍然充足。工程各有關方面正在研究論證,賦予嫦娥二號更多的使命。
發射意義
十大使命
(試驗使命)一、配合運載火箭驗證地月轉移軌道直接發射技術;
二、驗證距月面100千米近月制動的月球軌道捕獲技術;
三、驗證100千米×15千米軌道機動與飛行技術;
四、對二期工程的備選著陸區進行高解析度成像試驗;
五、搭載輕小型化X頻段深空應答機,配合我國新建的X頻段地面測控站,試驗X頻段測控技術;
六、試驗遙測信道低密度奇偶校驗碼(LDPC)編碼技術,月地高速數據傳輸技術及降落相機技術;
(探測使命)
七、獲取更高精度月球表面三維影像,解析度由嫦娥一號衛星的120米提高至優於10米;
八、探測月球物質成分;
九、探測月壤特性;
十、探測地月與近月空間環境。
八大技術
已經發射的嫦娥二號新開闢地月之間的“直航航線”,即直接發射至地月轉移軌道,這已使嫦娥二號的地月飛行時間縮短至不到5天。我國探月工程高級顧問、嫦娥一號衛星探月工程首席科學家歐陽自遠院士在最新出版的《太空飛行器工程》期刊上發表文章,透露嫦娥二號有八大技術改進。
“承前啟後,持續發展”,這是歐陽院士對嫦娥二號承載使命的概述。他表示,嫦娥二號作為探月二期工程的先導星,在工程上的主要任務是試驗驗證與月面軟著陸相關的部分關鍵技術和新設備,試驗新的奔月軌道,降低探月工程二期的技術風險;其在科學上的首要任務是對月面著陸區進行詳查,精細地測繪著陸區的地形地貌。總體來講,嫦娥二號執行的是對月球“精細探測”的任務,以利於今後嫦娥三號能夠安全地在月球表面軟著陸,它的表現將為探月二期的實施成功奠定科學和技術基礎。相對嫦娥一號來說,嫦娥二號做了多方面改進和提高,歐陽院士將其概括為八個方面:
第一嫦娥二號與嫦娥一號的軌道設計不同,這次發射的嫦娥二號將新開闢地月之間的“直航航線”,即直接發射至地月轉移軌道,這將使嫦娥二號的地月飛行時間大大縮短;
第二,嫦娥二號衛星將在距月球表面約100千米高度的極軌軌道上繞月運行,較嫦娥一號距月表200千米的軌道要低,有利於對重點地區做出精細測繪;
第三,嫦娥二號直飛月球的方式對運載火箭的入軌精度和入軌速度提出了更高要求,執行此次任務長征三號丙火箭,較之前護送嫦娥一號上天的長征三號甲火箭增加了兩個助推器;
第四,為獲得著陸區的精細地形數據,嫦娥二號雷射高度計在月面上留下的“雷射足印”間距更小,雷射測距精度也可達5米,從而獲得月球上幾個重點區域的高密度高程測量數據;
第五,嫦娥二號所攜帶的CCD立體相機的空間解析度由嫦娥一號時期的120米左右提高到小於10米,其他探測設備也將有所改進,所探測到的有關月球的數據將更加詳實;
第六,嫦娥二號的主要科學目標是對月球著陸區和其他重點區域進行精細測繪、立體成像,精細探測月面的元素成分與分布,月壤的電磁特性、粒度緯度和月壤層厚度,近月空間的環境等。嫦娥二號將獲得的這些更高空間解析度的探測數據可以與嫦娥一號的探測數據進行互相校核;
第七,嫦娥二號將演練嫦娥三號軟著陸前的15千米×100千米橢圓軌道,這是探月衛星首次如此近地接近月表;
第八,根據月球探測二期工程的要求,新增了X頻段的測控,使得我國深空測控通信能力將擴展到“地球——火星”間的距離。
重要參數
技術突破
1、嫦娥二號衛星重量為2480公斤;
2、發射嫦娥二號的長征三號丙運載火箭全長54.84米,起飛質量345噸,運載能力為3.8噸,嫦娥二號發射將是長征系列火箭的第131次飛行;
3、火箭把嫦娥二號送入遠地點高度接近38萬公里的直接奔月軌道,而嫦娥一號的入軌點遠地點高度只有約5100公里;
4、由於採用了不同的軌道設計,嫦娥二號約用5天(120小時)即可到達月球,比嫦娥一號12天的奔月時間大大縮短;
5、衛星環繞月球飛行的軌道高度為100公里,比嫦娥一號距月球近了100公里;
6、衛星上新研製的相機,能夠將對月拍攝圖像的解析度從嫦娥一號的120米提高到10米左右;
7、嫦娥二號的設計壽命為半年,嫦娥一號的設計壽命是一年,實際壽命是494天,其中環月運行482天;
8、火箭系統和衛星系統共有8萬多個元器件,在空中點火起爆的火工品達200多種。
攜帶的科學儀器
1、CCD立體相機
2.γ射線譜儀
3.雷射高度計
4.太陽高能粒子探測器
5.微波探測儀
6.太陽風粒子探測器
7.X射線譜儀
與嫦娥一號的區別
“嫦娥二號”原本是“嫦娥一號”的備份衛星,因此兩顆星在外形和重量上並沒有太大差別。不過它的繞月飛行軌道由嫦娥一號時的200公里高度降低到100公里,這樣它就能把月球看得更清楚了。為此,科研人員為它安裝了解析度為10米的CCD相機,這就比嫦娥一號120米解析度的相機拍得更清晰、更詳細。
“嫦娥二號”與“嫦娥一號”相比還有幾點不同,具體體現在著陸方式與相機解析度等方面。
著陸方式:軟vs硬
“嫦娥二號”有望採取軟著陸的方式降落月球,來驗證軌道控制等相關技術。“嫦娥一號”衛星受控撞擊月球表面,來進行“變軌”試驗。通過對撞擊月球表面瞬間的影像拍攝等方式,為之後探測器在月球軟著陸收集科學試驗數據。
空間解析度:CCDvs普通
“嫦娥二號”一個重要特點是,其搭載的CCD相機解析度比“嫦娥一號”高出許多,能獲得更清晰、更詳細的月球表面影像數據和月球極區表面數據。而“嫦娥一號”採用相對普通的照相機空間解析度:10米vs120米。在科學上,空間解析度是越小越清晰。
科學目標
嫦娥二號延續嫦娥一號的科學目標,對月球表面元素分布、月壤厚度、地月空間環境等做更進一步的科學探測。 按照規劃,中國的“嫦娥三號”衛星將攜帶月球車在月面著陸,因此,“嫦娥二號”的一個重要任務就是要為“嫦娥三號”探路,在完成繞月探測後,它將採取“軟著陸”的方式降落月球。“嫦娥二號”將獲取更多的科學探測數據,由設於中國科學院國家天文台的探月工程地面套用系統進行接收、處理、成圖和科學研究。
主要任務
科學任務
獲取月球表面三維影像:解析度優於10米。利用CCD立體相機獲取高解析度的月球表面三維影像,結合雷射高度計獲取的月表地形高程數據,可獲取月球表面高精度地形數據,為後續著陸區優選提供依據,同時為劃分月球表面的地貌單元精細結構、斷裂和環形構造,提供原始資料。
探測月球物質成分:利用經技術改進的γ射線譜儀和X射線譜儀,可以探測月球表面9種元素——矽、鎂、鋁、鈣、鈦、鉀、釷、鈾的含量與分布特徵,獲得更高空間解析度和探測精度的元素分布圖。
探測月壤特性:利用微波探測技術,測量月球表面的微波輻射特徵,獲取3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz的微波輻射亮度溫度數據,估算月壤厚度。
探測地月與近月空間環境:嫦娥二號衛星在軌運行期間正是太陽活動高峰年,是探測研究太陽高能粒子事件、CME、太陽風,及它們對月球環境影響的最佳探測時期。利用太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器,獲取行星際太陽高能粒子與太陽風離子的通量、成分、能譜及其隨時空變化的特徵,可研究太陽活動與地月空間及近月空間環境的相互作用;獲取地月空間環境數據,可為後續探月工程提供環境科學數據。
工程任務
突破運載火箭直接將衛星發射至地月轉移軌道的發射技術。試驗X頻道深空測控技術,初步驗證深空測控體制。
驗證100公里月球軌道捕獲技術。
驗證100公里×15公里軌道機動與快速測定軌技術。
試驗低密度校驗碼(LDPC)遙測信道編碼、高速數據傳輸、降落相機等技術。
對嫦娥三號任務預選著陸區進行高解析度成像試驗。
相關資料
星體數據
嫦娥二號衛星重量為2480公斤,其中燃料重量約1300公斤,七種科學探測設備重約140公斤。發射嫦娥二號的長征三號丙運載火箭全長54.84米,起飛質量345噸,運載能力為3.8噸,嫦娥二號發射將是長征系列火箭的第131次飛行,2010年中國第10次航天發射。
火箭把嫦娥二號送入遠地點高度接近38萬公里的直接奔月軌道,而嫦娥一號的入軌點遠地點高度只有約5100公里;
由於採用了不同的軌道設計,嫦娥二號約用5天(120小時)即可到達月球,將嫦娥一號近12天的奔月時間大大縮短;
衛星環繞月球飛行的軌道高度為100公里,比嫦娥一號距月球近了100公里;
衛星上新研製的相機,能夠將對月拍攝圖像的解析度從嫦娥一號的120米提高到10米左右;
嫦娥二號的設計壽命為半年,嫦娥一號的設計壽命是一年,實際壽命是494天,其中環月運行482天;
火箭系統和衛星系統共有8萬多個元器件,在空中點火起爆的火工品達200多種。
嫦娥二號任務總經費投入大約為9億元人民幣。
嫦娥二號攜帶多種先進科學儀器。
發射時刻表
2010年10月1日
11時:正式進入發射程式
11時許,正式進入發射程式,也就是不可逆程式。同時舉行最後一次氣象“大會商”,做出可執行氣象報告。
13時30分:為火箭加注液氫
氣象報告出爐,如果可以按期發射,那么在火箭發射前5.5小時(也就是今日13時30分許),開始低溫為火箭加注液氫。為保證火箭的動力,加注工作要維持到發射前最後兩分鐘才斷開。
17時:進入射前系統
17時許,真正進入射前系統。此時,地面開始給系統加電,同時,各種口令也在此時開始不斷傳達、下發。這一節點預示著火箭進入了最緊張階段。
18時20分:塔架平台展開
倒計時40分鐘(1日18時20分),2號塔架迴轉平台從上而下逐級展開。
18時45分:人員開始撤離
倒計時15分鐘(1日18時45分),人員開始撤離,最後一批勤務人員離開2號發射塔架,撤離到塔架附近的山洞掩體。
18時58分27秒:系統內部電池供電
倒計時90秒(1日18時58分27秒),開始轉電。即從地面供電轉為系統內部電池供電,將連線在系統上的電纜插頭拔掉。
18時59分17秒:指揮員報告倒計時
倒計時(1日18時59分17秒)01號指揮員報告倒計時。
18時59分47秒:點火倒計時
倒計時10秒(1日18時59分47秒)點火倒計時,01號指揮員開始讀秒。
18時59分57秒:點火
0秒(1日18時59分57秒)點火。
19時整:嫦娥起飛
3秒後(1日19時整)火箭托舉“嫦娥二號”起飛。
19時02分許,火箭一二級分離。
19時04分許,火箭飛出大氣層,整流罩分離。
19時05分許,火箭二三級分離。
19時25分許,星箭分離。
19時55分許,嫦娥二號衛星準確入軌,發射圓滿成功。
2010年10月2日
3點39分鐘左右,經過一系列姿態調整,嫦娥二號衛星用自己身上攜帶的一部監視相機拍下它的第一幅攝影作品,也就是之前所說的“地月成像”中的對地成像。
8點49分,隨著衛星的第一組數據回傳,這幅對地球成像的照片也已經被傳回,會在不久之後對外發布。
12時25分,在北京航天飛行控制中心科技人員的精心控制下,嫦娥二號衛星成功實施首次地月轉移軌道中途修正。
2010年10月3日——
10月3日 12時25分前後,嫦娥二號第二次中途修正被取消。
10月4日 19時25分和35分,太陽風離子探測器和γ射線譜儀開機。
10月5日7時許,嫦娥二號傳回首批1.6G科學數據。
10月6日11時6分,嫦娥二號開始實施第一次近月制動,32分鐘後,衛星順利進入周期約12小時的橢圓環月軌道。
10月7日13時30分,嫦娥二號結束首次近月制動後的軌道面機動,整個過程持續了不到十分鐘的時間。
10月8日上午10時45分,衛星發動機準時點火,工作約17分鐘後,正常關機。嫦娥二號速度進一步降低,衛星遠月點高度由8631公里降至1830公里。第二次近月制動獲得成功,衛星順利進入周期為3.5小時的環月橢圓軌道。
飛前準備
2010年9月9日,國家國防科技工業局對外透露,目前我國探月工程二期“嫦娥二號”任務進展順利,包括嫦娥二號衛星、長征三號丙運載火箭等在內的五大系統準備工作基本就緒,正在做發射前的測試準備,計畫於今年年底前實施飛行試驗任務。
嫦娥一號四大科學工作,第一,觀測月球表面獲取三維立體圖象。第二,探測月球表面有哪些元素,可以供給人類使用的。第三,研究月球表面土壤的厚度、土壤特性。第四,測量地球空間和月球空間。這次嫦娥二號也有四大科學目標,它和嫦娥一號一樣為以後的嫦娥三號做準備,嫦娥二號探測器是下一步嫦娥工程第二期工程的先導星,為下一步軟著陸巡視做準備,實驗一些關鍵技術,這裡從工程目標上來說,首次用運載火箭嫦娥二號直接送入奔月軌道,嫦娥一號因為當時用長征三號甲火箭,能力還不夠,不足以把嫦娥一號直接送入軌道,先圍繞地球運行,遠地點達到不了38萬公里,近地點只有5萬多公里,靠嫦娥一號自己的推進器、能源使軌道遠地點一點一點增高,最後達到38萬公里,這是嫦娥一號。這次運載火箭的力量增強,長征三號丙,與長征三號甲的區別在:長征三號丙的火箭下面近地點加了兩個助推器,推力更大了,能夠把2.3噸左右的嫦娥二號直接送到奔月軌道,不需要再圍繞地球運行,直接一次推到200公里左右,這個時候的速度達到奔月所需要的速度每秒10.8。這是和嫦娥一號的不同,用運載火箭直接將嫦娥二號送到奔月軌道。
飛行時間
本次發射使用長征三號丙運載火箭,將嫦娥二號衛星送入近地點高度200公里、遠地點高度約38萬公里的直接奔月軌道。衛星奔月飛行約需112小時,其間計畫進行2-3次軌道修正,並開展X頻段測控、紫外導航等試驗和空間環境探測。
當衛星到達月球附近的特定位置時,將實施近月制動,進入近月點100公里的橢圓軌道。再經過兩次軌道調整,進入100公里的極月圓軌道。之後,衛星將擇機變軌,進入100公里×15公里橢圓軌道,拍攝後續任務著陸的虹灣預選著陸區圖像,解析度優於1.5米,並驗證快速測定軌等相關技術。1-2天后,衛星返回100公里環月軌道,繼續開展技術試驗和科學探測。
嫦娥二號衛星將利用新研製的立體相機和改進的雷射高度計進行月面地形地貌探測,獲得解析度優於10米的月表圖像和更精細的月表高程數據;同時,利用改進的γ/X射線譜儀、微波輻射計、空間環境探測儀等,對月表元素和物質成分、月壤特性、地月空間環境進行探測。
嫦娥二號任務的成功實施,將驗證直接奔月軌道發射、100公里近月制動、15公里變軌、高精度成像、X頻段深空測控體制等關鍵技術,還將驗證低密度奇偶校驗編解碼、紫外敏感器自主導航、高速數據傳輸、降落相機等新技術,為後續月面軟著陸及深空探測任務奠定重要的技術基礎;同時,在科學上將獲得更加豐富和準確的探測數據,深化對月球的科學認知。
合成演練
2010年9月25日,“嫦娥二號”探月衛星完成了發射前的第三次合成演練,這意味著嫦娥二號發射已進入了倒計時。2010年10月1日,嫦娥二號有望開始奔月之旅。昨天記者獲準進入西昌衛星發射中心,“零距離”接觸了嫦娥二號,有關專家正在做最後的發射準備。西昌衛星發射中心距離西昌市區大約60公里,記者驅車將近一個小時,經過多道關卡檢查後,才到達發射核心場地——發射平台。
“昨天下午,發射基地已經對嫦娥二號進行探月前的第三次合成演練,所有發射前的檢查、調試都進行完畢,現在就等著對火箭進行加注燃料了。”現場一位工作人員告訴記者,嫦娥二號奔月已經進入倒計時,如果天氣允許,本周有望發射。
經過三次測試的嫦娥二號衛星火箭已被轉移到2號固定平台內,進入待命狀態。
“一旦決定發射,嫦娥二號衛星火箭將從平台內迅速轉移到塔樓內,進行點火發射。”工作人員介紹說,為了讓更多的人屆時能在現場欣賞到嫦娥二號的完美升空,有關部門已經在離發射平台3公里外搭建了一座現場觀測點,“那裡可以容納1000多人觀看。”
據介紹,“嫦娥二號”的飛行程式和“嫦娥一號”相似,關鍵是它的工作軌道是200公里,這次計畫把它降到100公里,能把月球看得更清楚,且其飛赴月球的時間將比“嫦娥一號”縮短,估計不到5天即可到達月球軌道。
燃料加注
模擬發射合成演練
2010年9月28日,西昌衛星發射中心發射測試站561控制大廳,數十位專家以及各個系統的在崗人員對嫦娥二號衛星和運載火箭進行了發射前的最後一次總檢查,嫦娥二號各個系統運轉正常,經評審團對檢查結果進行評審,評審顯示各個參數正常,各個系統間配合正常達標,嫦娥二號進入燃料加注發射階段,預計在9月29日下午將進行最後一次模擬發射合成演練。
除了進行合成演練外,在正式發射前,“嫦娥二號”還將進行一項最關鍵的工作:加注燃料。嫦娥二號運載火箭的燃料分為兩種:一種是常規燃料,在火箭發射前36小時內加注;另一種是低溫燃料,將在火箭發射前7小時加注。水的沸點是100℃,而這些低溫燃料的沸點分別為-253℃和-183℃。在空氣中極易揮發,稍有不慎極易引發爆炸,所以對加注燃料的技術要求非常高。
記者28日下午在發射場看到,充當工作平台的活動塔與2號固定發射塔緊緊對接著,嫦娥二號被活動塔包裹在裡面,接受專家和工作人員的最後測試。
據工作人員介紹,活動塔“腳”下裝有64隻滑輪,在進行模擬發射演練和發射前,活動塔被挪移到150米外。2010年9月29日下午,發射場將進行最後一次模擬發射合成演練,2010年9月30日下午或10月1日上午將加注最後一次燃料。
發射場全面戒嚴
2010年9月28日,西昌衛星發射中心全面戒嚴,當日起至嫦娥二號發射時,發射中心停止接待遊客。記者當日上午在前往西昌衛星發射中心的專用公路上看到,距離發射中心10公里的路段上,4個哨卡嚴密審查過往車輛。
另據記者了解,2010年27日下午5時許,澤遠鄉召開了居民疏散動員會。
澤遠鄉躍進村村委會負責人告訴記者,一般在衛星發射前兩小時通知鄉親們自備食物和飲用水前往安置點;若是夜間疏散、雨天疏散,衛星基地、鄉政府還會為鄉親們準備電筒、雨衣。
2號塔架發射原因
此次嫦娥二號為何會選擇在2號發射塔架進行發射,基地一位工作人員稱,基地內的發射任務較多,一般2號和3號兩個發射塔架會輪流承擔火箭發射任務,此前3號塔剛執行過任務。[12]
衛星測量船的準備
三艘"遠望號布陣太平洋靜待嫦娥升空
嫦娥二號衛星發射日期日益臨近,記者昨日獲悉,承擔衛星海上測控任務的3艘遠望號衛星測量船已經全部到達預定海域,一切準備工作都已部署妥當,同時中國衛星海上測控部還制定了數千項應急預案。遠望測量船隊在太平洋的風浪中等待嫦娥二號衛星發射升空。
承擔本次海上測控任務的是中國衛星海上測控部所屬的遠望三號、遠望五號和遠望六號3艘衛星測量船。這三艘船經過數十天的航行,已經
分別
到達太平洋的預定海域。待衛星發射升空後,整個遠望船隊將通過“接力”的方式承擔嫦娥二號衛星太陽帆板展開、衛星狀態切換及監視等一系列重要任務隨遠望六號測量船出海的中國衛星海上測控部總工程師周朝猛向記者介紹說,執行本次任務的三艘測量船是“兩代船”。其中,遠望三號船是我國第二代綜合性航天遠洋測量船,主要擔負衛星、飛船和其他太空飛行器全程飛行試驗海上測量和控制任務,全船集中了二十世紀九十年代科學技術精華,船長180米,寬22.2米,高37.8米,排水量達1.7萬噸,於1995年投入使用;而首次參加嫦娥任務的五號船和六號船是一對“姊妹船”,是我國第三代航天遠洋測量船。這兩艘船分別於2007年和2008年投入使用,具有國際先進水平。“五號船和六號船都是首次參加嫦娥任務,這次任務與以往的有很大不同,具有相當大的挑戰。”
海上測控不同於陸地測控,海上測控受氣象水文等影響較大,需要航海動力、通信、測控等多個部門的通力合作才能對衛星進行精確測控,中間哪一個環節出了紕漏,後果將不堪構想。同時,三艘船在海上的協同合作也十分重要。在等待衛星發射期間,三艘遠望號測量船進行了多次任務聯調演練,保障人員、設備處於最佳狀態。以記者跟隨的遠望六號船為例,為確保任務萬無一失,嫦娥二號任務的聯調演練已經進行了上百次。
遠望六號測量船船長凌元告訴記者,六號船在本次嫦娥任務中將主要負責衛星入軌段及地月轉移軌道段的海上測控。其中,衛星太陽翼展開、定向天線展開以及衛星測控模式轉換等一系列動作的控制與監視將是六號船的關鍵任務。2010年9月28日上午,六號船又進行了衛星發射期間任務海域的天氣氣象會商。根據氣象會商結果,衛星發射時六號船所在的任務海域將是多雲間晴的天氣,東南風5-6級,涌浪2.0-2.5米,能見度在10至15公里。凌船長表示,這樣的氣象條件對於海上測控來說是比較有利的。船黨委書記史磊說,六號船各個部門信心堅定,士氣高漲,完全有決心完成好嫦娥二號海上測控任務。
據中國衛星海上測控部黨委書記丁興農透露,早在2011年2月就開始從設備的調試、人員的培訓等不同方面進行準備。三號、五號、六號船進行了設備線路的故障排查和升級改造;對於即將執行嫦娥任務的科技人員,中國衛星海上測控部也進行了有針對性的培訓,其中一個特點就是使科技人員具備一人多能的本領,一個人能夠勝任多個不同的工作崗位。這次派出的三艘測量船也是實力最強、設備最先進的三艘船。
中國衛星海上測控部主任費加兵說,由於各個測控海域離祖國大陸的距離不同,三艘測量船自7月下旬先後駛離長江港口。為順利到達預定海域,三艘船在航程中均經歷了太平洋上的大風、大浪、大涌,有的預定海域還是之前遠望船隊從未到達過的。這些海域海況複雜,均有可能出現風速9級以上、涌浪高4米以上的危害性海況,同時在航行震動、海面溫濕度、鹽分腐蝕、設備使用年限等因素影響下,船載設備易發生故障,各種意想不到的情況隨時有可能發生。為此,整個遠望船隊設計包括航海、測控、通信、調度、氣象、船舶動力、航行、水電空調等各方面的應急預案。
記者所在的遠望六號船就先後制定了80多項應急預案保障測量船與北京指揮中心的通信流暢,40餘項用於保障測控穩定有效,40餘項用來保障航海氣象系統提供及時、準點、準確的航行測量數據,30餘項確保供電、空調、設備用水的安全,130餘項用於保障船舶動力。所有這些措施都是為了確保嫦娥二號海上測控任務的萬無一失。
衛星發射場的準備
發射場百餘項技術改進迎接嫦娥二號
中國西昌衛星發射中心總工程師陶鐘山28日說,為迎接即將到來的嫦娥二號發射,西昌衛星發射中心進行了百餘項技術改進,進一步提高了發射場的可靠性和整體發射能力。
陶鐘山說,在成功發射中國首顆探月衛星嫦娥一號後,發射場系統對相關設備設施進行了改造,包括更新測量雷達、更新遙測系統、改造光學儀器、最佳化加注系統等在內的技術改進達上百項。
在這期間,西昌衛星發射中心連續成功進行了10次發射,把一系列導航衛星、氣象衛星、通信衛星和廣播電視衛星等送入太空。陶鐘山說,這些發射進一步豐富了發射場工作人員的經驗,對程式最佳化、崗位最佳化、人員訓練等起到了顯著的促進作用。
此外,這箇中心還先後通過了環境和職業健康安全兩個國家標準的認證,並於2009年再次通過ISO9001國際質量管理體系認證。
發射視窗
“零視窗”發射
2007年“嫦娥一號”衛星發射時,“零視窗”一直是關鍵字之一。所謂“零視窗”,即指在預先計算好的發射時間,分秒不差地將火箭點火升空,不允許有任何延誤與變更。
在“零視窗”發射時火箭的發射時間幾乎沒有調整的餘地,通常採用定時控制火箭點火的辦法來實現“零視窗”的發射。如果火箭不能準時發射,則要推遲發射,等待下一次發射視窗,甚至要推遲一天或若干天才能發射。所以“零視窗”發射對火箭可靠性提出了更高的要求。
中國航天科技集團宇航部部長趙小津在“嫦娥一號”衛星發射前向媒體表示,“嫦娥一號”的發射視窗預留了35分鐘,在這35分鐘內都可以發射。但在最後一分鐘發射與在第一分鐘發射相比,相比衛星燃料將要損失120公斤,這對總共只有1200公斤燃料的“嫦娥一號”是很大的損失,將直接影響其工作時間和工作壽命。如果由於特殊原因在這35分鐘內不能正常發射,就只能取消發射計畫,推遲到第二年重新確定發射視窗。
九項條件
科技日報記者從中國運載火箭技術研究院網站了解到,早期火箭的發射視窗是根據光學觀察條件來確定的,發射時間一般選擇在凌晨或傍晚,這時太陽處於地平線的位置上,陽光能照射到火箭,而大地處於比較暗的環境中,產生較大的反差,形成較好的光學觀察條件,以便對火箭飛行進行光學測量研究。
套用衛星出現後,衛星對發射條件的要求更為複雜,這時光學觀察條件成為極為次要的條件。由於衛星的功能、用途各不相同,各類衛星對運載火箭發射條件有不同的要求,相應發射視窗也不盡相同。
一般來說,發射視窗主要有下列約束條件:太陽照射衛星飛行下方(星下點)地面目標的光照條件(如氣象、資源等衛星);衛星太陽帆板與太陽光線的相對關係(太陽能電池供電的要求);衛星姿態測量精度要求的地球、衛星、太陽的幾何關係;衛星溫度控制要求太陽只能照射衛星某些方向;衛星處於地球陰影內時間長短的要求(太陽能電池供電的要求);著落回收時間的要求(如返回式衛星、載人飛船等);對衛星軌道面的特定要求(如移動通信衛星星座、軌道交會、軌道攔截等);地球與目標天體相對位置的要求(如月球探測器、行星探測器等);其他如地面跟蹤測量條件、氣象條件等。
確定發射視窗,實際上是根據約束條件來確定飛行軌道與特定對象(如太陽、月球、交會對象等)之間的相對位置,同時也選擇適當的發射環境條件。
發射窗規律
根據各項約束條件,各類衛星的發射視窗也各有規律。
資源衛星、照相偵察衛星、中軌道氣象衛星等,要求對地面目標區域有較好的光照條件,發射視窗要選擇在白天。載人飛船除了要對地觀察外,同時要求在白天返回著落場,因此發射視窗也在白天,其發射視窗寬度則要受到姿態測量和溫控的制約,另外衛星運行區域和載人飛船著落場區的氣象條件也是發射視窗需要考慮的因素。地
球同步衛星(包括地球同步通信衛星、地球同步氣象衛星等)的發射視窗主要取決於太陽角、地影、日地張角、地面測量等約束條件,因此它與太陽位置、衛星姿態、軌道、衛星控制方式(自鏇穩定方式或三軸穩定方式)、軌道變軌方式、衛星的布局形式以及地面站位置等有關。
對不同的衛星即使軌道相同,發射視窗也有可能有較大的差別。一般說,由於發射地球同步衛星時火箭發射段的航程較長,發射點所在的子午面與轉移軌道主軸(軌道近地點與遠地點的連線)的夾角較大,而衛星的變軌操作等都是在轉移軌道的遠地點進行的,如果為了滿足太陽角和日地張角等的約束,遠地點應處在白天環境下,這時地球同步衛星的發射就要在晚間進行。發射視窗寬度一般為1小時左右。
對於衛星星座、軌道交會、軌道攔截等發射任務而言,由於要求將衛星送入慣性空間中預定的軌道面,因此對發射時間有更嚴格的要求,發射時間由軌道面在慣性空間中的指向(軌道升交點赤徑)確定,在一天24小時內都有可能。發射視窗的寬度取決於軌道面的誤差要求。
月球探測器和行星探測器的發射視窗主要取決於目標天體(月球或行星)的位置,發射必須在地球與目標天體處於一定的相對位置之時間範圍內進行。如果錯過這段時間,地球與目標天體的相對位置發生變化,則相應要調整火箭的發射方位角或飛行路線。
嫦娥二號第1次近月制動成功順利進入環月軌道
台北時間6日11時6分,在北京航天飛行控制中心的精確控制下,嫦娥二號衛星成功實施第一次近月制動,32分鐘後,衛星順利進入周期約12小時的橢圓環月軌道。
嫦娥二號任務測控通信指揮部副指揮長、北京航天飛行控制中心副主任麻永平說,近月制動是衛星飛行過程中最關鍵的一次軌道控制。嫦娥二號衛星飛行到月球附近時,其相對月球的速度大於月球逃逸速度,如果不減速,衛星將飛離月球。要實現繞月飛行,必須進行制動,將其飛行速度降低到月球逃逸速度以內,從而被月球引力捕獲,成為月球衛星。
11時6分,北京航天飛行控制中心調度地面測控系統,向嫦娥二號發出指令,衛星發動機準時點火,工作32分鐘後,正常關機。對各項測量數據的分析計算結果表明,衛星順利進入周期約為12小時的橢圓環月軌道。
據介紹,與嫦娥一號衛星相比,嫦娥二號實施近月制動時距月面更近、速度更快、制動量更大。同時,月球重力場對衛星軌道的攝動影響也相應增大,進而影響近月點軌道預報、軌道控制精度和近月點捕獲後快速定軌的精度。這對衛星的控制能力和測控系統的測量精度提出了更高的要求。此次近月制動成功,為嫦娥二號最終進入“使命軌道”進行科學探測活動奠定了堅實基礎,使我國航天測控“月球精密定軌”技術得到了進一步驗證,標誌著我國航天測控水平有了新的提高。
據悉,北京航天飛行控制中心將擇機對嫦娥二號衛星實施一次軌道平面機動和兩次近月制動,確保衛星進入周期118分鐘的“使命軌道”。通過在軌測試後,衛星將開展科學探測活動。
獲得資料
2010年11月8日上午,國防科技工業局首次公布了嫦娥二號衛星傳回的嫦娥三號預選著陸區——月球虹灣地區的局部影像圖。首次公布的月球虹灣地區局部影像圖是一張黑白照片。該影像成像時間為10月28日18時,是衛星距離月面大約18.7公里地方拍攝獲取。
2012年2月6日,中國國家國防科技工業局在北京發布了“嫦娥二號”月球探測器獲得的7米解析度全月球影像圖。
製作完成的7米解析度全月球分幅影像圖產品共746幅,總數據量約800GB。同時科研人員還製作完成50米解析度標準分幅影像圖產品和全月球數據鑲嵌影像圖產品。這是中國探月工程取得的又一項重大科研成果,國際上尚無其他國家獲得和發布過優於7米解析度、100%覆蓋全月球表面的全月球影像圖。
最新訊息
2012年6月1日,這顆衛星在變軌後脫離距地球150萬千米的L2拉格朗日點,並在12月13日飛抵距地球700萬千米處,以10.73千米/秒的相對速度與“戰神”小行星擦身而過,拍攝了一系列光學照片,這是國際上首次實現對該小行星近距離探測,也寫下了中國深空探測的新篇章。
2013年2月28日上午10點18分,嫦娥二號衛星與地球距離成功突破2000萬公里。
2013年7月14日1時許,嫦娥二號衛星與地球間距離突破5000萬公里。
2013年11月26日,嫦娥二號衛星與地球間距離突破6000萬公里,再次刷新“中國高度”。
太空飛行器分類導航
人造衛星導航
衛星,是指在宇宙中所有圍繞行星軌道上運行的天體,環繞哪一顆行星運轉,就把它叫做那一顆行星的衛星。 |