我國環月技術
來自國防科工局和北京航天飛行控制中心的訊息稱,昨天上午11時32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三次近月制動,順利進入軌道高度為100公里的圓形環月工作軌道。
昨天11時17分,北京航天飛行控制中心發出指令,嫦娥二號衛星490牛發動機成功點火,約15分鐘後,發動機正常關機。根據實時遙外測數據監視判斷,衛星遠月點高度由1825公里降至約100公里,進入周期約118分鐘的圓形環月工作軌道,第三次近月制動獲得圓滿成功。按照預定計畫,嫦娥二號衛星上搭載的有效載荷將陸續開始工作。
據北京航天飛行控制中心副總工程師周建亮介紹,此次近月制動仍存在較大風險。控制過程中,發動機一旦出現故障,不能按時關機。北京中心必須在68秒內做出應急關機,否則衛星將會撞月。為此北京中心提前研究制訂了多項應急預案,確保萬無一失。
釋疑
繞月軌道如何由橢圓變圓形?
昨天北京航天飛行控制中心軌道室主任謝劍鋒在電話中解釋說,圓形環月軌道是嫦娥二號衛星的使命軌道或工作軌道。
謝劍鋒表示,從嫦娥二號的繞月軌道本身而言,橢圓軌道就是有一頭離月球面近一點,有一頭離月球表面遠一點,也就是有一個近月點,一個遠月點。而工作軌道就是嫦娥二號的繞月軌道在理論上是一個圓形,在實際上離月球表面的距離都差不多,其中會有細微變化。
謝劍鋒說,要將嫦娥二號衛星的運轉從橢圓軌道調整到圓形軌道,衛星的飛行姿態並沒有大的變化,只是在衛星運轉到近月點時,將其運轉的速度減下來,這樣就會讓衛星的遠月點離月球更近,通過這樣的調整,實現了橢圓軌道到圓形軌道的轉移。
揭秘
1 “嫦娥”環月軌道上會發生漂移
雖然目前嫦娥二號衛星進入軌道高度為100公里的圓形環月工作軌道,但衛星的實際運行軌道會漂移。北京航天飛行控制中心軌道室主任謝劍鋒表示,衛星軌道會有上下15公里的波動範圍,還會根據衛星的實際運行對衛星軌道進行微調。
昨日,謝劍鋒表示,目前嫦娥二號衛星進入了圓形軌道,但因為月球引力場分布不均勻,衛星實際運行軌道會漂移。根據計畫,嫦娥二號衛星會在100×100公里的軌道有上下15公里範圍波動,地面測控人員會根據嫦娥二號衛星的運行情況對衛星軌道進行修正和微調。
不過謝劍鋒表示,相對於之前飛行過程中的中途軌道修正和第一次近月制動,對實現繞月圓形軌道運行的嫦娥二號衛星的軌道修正風險要小得多,調整的時機也會寬裕很多,“有時候甚至今天也可以調整,明天也可以調整”。
2 衛星正反面溫度可差300℃
月球上沒有空氣等熱傳導的介質,因此衛星上受到光線照射的部分溫度會很高,而另一部分會很低,衛星兩面的溫度可能相差300℃。但0~20℃是衛星內部元器件最理想的工作溫度。嫦娥二號如何應“烤”成了一個問題。
嫦娥二號在環月軌道上有幾方面的溫度壓力,除了衛星兩面溫差大,另一個考驗面臨來自太陽的炙烤和月表反射光的強烈照射,這使衛星長期處在高達100℃的工作環境裡。
為此,嫦娥二號衛星表面有一層金光閃閃和銀光閃閃的“外衣”,這是一個空調系統。其中“金衣”有15層,是比羽毛還輕的膜狀物和網狀物間隔拼疊而成。
它在真空環境條件下有很強的隔熱效果,既能阻止衛星熱量散熱,也可阻止外部熱量進入衛星內部。而“銀衣”是層具有很強反射能力的類似鏡子的膜,能反射掉85%左右太陽光,並有較強的散熱能力。
為應對兩面溫差大的問題,技術人員重新設計和布局了衛星艙內的熱交換系統,衛星受照射部分和未受照射部分能迅速實現熱交換,維持平衡狀態。
為使嫦娥二號太陽翼帆板在高溫環境中保持良好的工作狀態,技術人員在設計時使其和太陽成30°夾角,避開太陽直射。