嫦娥奔月:中国“嫦娥一号”探月卫星发射成

三、发射成功 领取口令

发布时间:2019-06-24 16:47:02

●吴季激动地说:“胡锦涛总书记对我们的工作给予了高度评价,再次体现了党中央对嫦娥工程一直以来的英明领导和亲切关怀。”

●基地工作人员说:“无论2号塔还是3号塔,都有一个令国外航天专家都看不懂的秘密。”

●欧阳自远院士说:“与其让探月航天器因为燃料耗尽而坠落月球,还不如选择撞击月球的方式,多少也能为人类了解月球增加一些资料积累。”

● 发射成功

嫦娥一号卫星发射成功

2007年11月7日,“嫦娥1号”卫星准确进入周期为127分钟、高度为200公里的月球轨道。

中央领导倍感欣慰,胡锦涛总书记、温家宝总理相继发来贺电,向参与“嫦娥1号”研制、指挥、测控和保障的全体同志表示热烈祝贺和亲切慰问,并希望大家再接再厉,夺取月球探测的新胜利。

“嫦娥1号”的首飞任务实现了“准确发射,准确入轨,精密测控,准确变轨,成功绕月”。这标志中国航天史上最远的“长征”以近乎完美的方式宣告成功。

在发射的前几天,西昌卫星发射中心的准备工作紧张而有序,上百人的指挥控制大厅内安静得能听见一根针掉下的声音。

“嫦娥1号”的“东方红3号甲”火箭和“嫦娥1号”相继被吊装上发射塔,并进行最后的测试。

为确保“嫦娥1号”顺利升空,西昌卫星发射中心对2号、3号发射塔都进行了数十项技术改造。

航天专家评价说,升级后的3号发射塔架是当时世界上最先进的发射塔架之一。数天之后,“嫦娥1号”就将从85米高的3号发射塔起飞,奔往38万公里之外的月球。

基地工作人员说:

无论2号塔还是3号塔,都有一个令国外航天专家都看不懂的秘密。

这个回转平台内有10根电缆摆杆,国外的摆杆只能支撑火箭,而我们的摆杆还可以自动为火箭充电、充气、加注燃料,这是我国的专利,国外航天专家都不懂其中的奥秘。

一座城市,承载了中华民族几千年来的奔月梦想。随着“嫦娥1号”的腾空而起,“嫦娥奔月”的传说即将在航天城西昌变为现实。西昌,也将因此成为我国深空探测的起点。

西昌发射场三面环山,距离山腰大约两三百米,一面对着峡谷口。山上树木郁郁葱葱,一条小溪从北面一个小山沟里缓缓流进,将2号发射塔和3号发射塔分隔在两个区域里。离山腰更远的是亚洲最高的2号发射塔,固定架和移动塔处于分开的状态,分别矗立在一条铁轨的两头。

离山腰更近的便是即将发射“嫦娥1号”的3号塔。和2号塔不同的是,3号塔是全封闭的,从外面看就像一座没有窗户的大楼,楼顶上方是一部巨大的橘红色吊车。

为了“嫦娥1号”的成功发射,西昌发射基地进行了严格的安全措施。无论是当地居民还是基地工作人员,提到地点时都用编号来代替。

基地工作人员说:

整个发射系统分为测试、指挥控制、跟踪测量、通信、气象和勤务保障六大系统,分布在峡谷不同的区域,每个区域用一个数字来代替。

为了保障“嫦娥1号”的成功发射,基地进行了多次试发射。每次发射前,村镇里的干部和基地工作人员会挨家挨户地通知人员撤离。居民也都非常配合。

一个当地居民说:

每次发射前后的两三个小时,我们都会撤离到离发射场4公里以外的区域。

热浪冲到脸上,就像面对着刚揭开的热蒸笼一样。声音也很大,即使在两公里外把耳朵塞得紧紧的,还是觉得震耳欲聋。

一般也就撤离两三个小时,发射升空后就可以返回家里,我们都已经习以为常了。

居民们当时还是希望看到“嫦娥1号”的发射。一个本地居民说:

毕竟这是第一次探月,跟原来发射的不一样。撤离4公里之外也能看到火箭升空后的壮观景象。

2007年10月24日18时5分,在西昌卫星发射中心,随着01号指挥员的准确、果断、有力的发射口令,“东方红3号甲”运载火箭携带“嫦娥1号”卫星顺利升空。

将“嫦娥1号”卫星送上太空的,是“东方红3号甲”运载火箭。这次发射是“东方红3号甲”运载火箭的第十五次发射,迄今为止,这一型号火箭的发射成功率达到了100%。

美国和苏联在20世纪的探月活动,因运载火箭故障造成的探测失利占了很大比重。因此,运载火箭的高可靠性,是确保探月成功的必要前提。

在发射“嫦娥1号”前,“东方红3号甲”运载火箭与应用广泛的“东方红3号”卫星平台曾多次“联姻”,每次都取得圆满成功,用来发射在“东方红3号”卫星平台上研制而成的“嫦娥1号”卫星最合适不过了。

在中国现有的3个航天发射场中,只有西昌卫星发射中心具备发射“东方红3号甲”等大推力火箭的能力,而且这里纬度低、海拔高、交通便利,是发射各类地球同步轨道卫星的理想场所。

卫星能否准确进入预定轨道,是判断发射是否成功的重要标志。“东方红3号甲”运载火箭在发射“嫦娥1号”卫星时,通过第一、二级和第三级的第一次点火,先将卫星送入近地轨道,并在近地轨道滑行飞行一段时间。

在火箭起飞1249秒时,三级火箭第二次点火;1373秒时,三级火箭二次点火发动机关机;1473秒时,星箭分离成功,“嫦娥1号”卫星进入近地点约200千米、远地点约5�1万千米、运行时间为16小时的大椭圆轨道,成为一颗绕地球飞行的卫星。

“嫦娥1号”开始奔月之旅。

嫦娥一号按照指令入轨

在“嫦娥1号”卫星飞向38万公里外月球的过程中,需要进行一系列高度复杂而又充满风险的动作。

中国绕月探测工程总指挥栾恩杰在接受新华社记者采访时说:

如果从卫星发射到最后数据分析过程的10个关键环节都能顺利完成,那么绕月探测就圆满成功了。

“嫦娥1号”卫星在16小时轨道飞行一圈半后,10月25日,地面注入指令,卫星上推力为50牛顿的调姿发动机开始点火。约4分钟后,推力为490牛顿的主发动机点火并实施变轨,将卫星轨道近地点抬高到离地球约600公里的地方。

这次变轨表明,“嫦娥1号”卫星推进系统工作正常,也为随后进行的3次近地点变轨奠定了基础。

这次变轨是“嫦娥1号”卫星在约16小时周期的大椭圆轨道上运行一圈半后,在第二个远地点时实施的。

北京时间10月26日17时44分,“远望3号”测量船发来消息:

“嫦娥1号”卫星成功实施第二次变轨!

这是卫星的第一次近地点变轨。

“嫦娥1号”卫星第二次变轨后,将进入24小时周期轨道。远地点高度由5万多公里提高到7万多公里。

北京时间10月29日18时零1分39秒,“远望3号”测量船消息:

卫星成功实施第三次变轨!

10月29日第二次近地点变轨,卫星远地点高度由7万余公里提高到12万余公里,开创了我国最远航天测控的新纪录,进入绕地飞行48小时周期轨道。

这几次变轨都是通过卫星上的发动机使卫星加速。

从理论上讲,这在一次变轨时就可以实现,但为了充分利用燃料,同时也为了方便地面控制,把变轨逐步分解。

在3条大椭圆轨道上经过7天后,“嫦娥1号”卫星将正式奔月。

北京时间10月31日17时28分,“嫦娥1号”卫星成功实施第四次变轨,顺利进入地月转移轨道,开始飞向月球。卫星远地点高度由12万余公里提高到37万余公里,进入114小时地月转移轨道。

这也是卫星入轨后的第三次近地点变轨。

北京时间17时15分,“嫦娥1号”卫星接到指令:

发动机工作784秒后,正常关机!

北京飞控中心对各项测量数据的计算表明,卫星变轨成功,由绕地飞行轨道顺利进入地月转移轨道。

“嫦娥1号”卫星选择的奔月方式有三方面的优点:一是可以确保重力损耗控制在5%以下;二是将几次近地点机动安排在同一地区,有利于地面监测;三是安排了24小时轨道,可以比较方便地解决发射日期延后的问题。在地月转移轨道,也就是从地球轨道到月球轨道的这段距离,“嫦娥1号”卫星需要飞行约114个小时。

在人类探月活动的历史上,曾多次发生探测器未能实现月球的捕获而丢失在星际间的事故,这大多是由于飞行过程中卫星姿态和速度控制不精确造成的。

如果卫星在地月转移轨道近地点有1米/秒的速度误差或1千米的高度误差,飞到月球附近时都将产生数万米的位置误差。

在高速飞行的过程中,“嫦娥1号”卫星必须在地面的指令下进行中途轨道修正。一般来讲,至少需要进行两次修正,第一次是在进入地月转移轨道的一天之内,第二次是在到达月球的前一天内。这些指令,都是由设在北京的航天飞行控制中心发出的。

11月2日10时33分,“嫦娥1号”卫星成功实施了首次轨道中途修正。

10时25分,“嫦娥1号”卫星按照指令要求,星上装载的两个小推力发动机点火成功,对卫星飞行航向实施修正。

10时33分,发动机关机,“嫦娥1号”卫星首次轨道修正完成。

卫星在发射升空后,要先用5天的时间围绕地球转5圈:第一个阶段是绕3圈,每圈16小时;第二阶段是1圈,每圈用24小时;第三个阶段是1圈,每圈用48小时。

火箭把卫星送入轨道后,地面注入指令,卫星主发动机点火实施变轨,将近地点抬高到约600公里,让卫星经过测控站上方时速度相对减少,便于后续控制。

第二、三、四次点火实施变轨,让卫星不断加速。这3次变轨目的都是加速。每变轨一次,卫星的速度就增加一点。通过3次累积,卫星加速到每秒钟10�916公里以上,进入地月转移轨道后向月球飞去。

11月5日前后,当“嫦娥1号”卫星到达距月球200千米位置时,需要实施第一次近月制动。

所谓“近月制动”,就是给在地月转移轨道高速飞行的卫星减缓速度,需要进行减速制动,完成“太空刹车减速”,才能被月球引力捕获,建立正常姿态,进行环月飞行,成为绕月飞行的卫星。

“嫦娥1号”卫星在地月转移轨道上经过114小时来到距月球约200公里的近月点时,卫星飞行速度达到每秒钟约2�4公里,如不及时有效制动,卫星将飞离月球,与月球的再次交汇将更加困难。

如果制动量过大,将会撞击月球。“减速制动”是否成功,关键取决于卫星当时的位置和速度矢量是否正确。经过多次复核、复算,中国已具备对距地球38万公里上的卫星进行精确测控的能力。

11月5日11时15分,“嫦娥1号”卫星主发动机点火,第一次近月制动开始。“嫦娥”近月制动将持续22分钟。

11时37分,“嫦娥1号”卫星主发动机关机,第一次近月制动结束。到达距离月球420公里,第一次近月制动进入12小时月球轨道。

11月6日,“嫦娥1号”卫星进行第二次近月制动,速度进一步降低。卫星进入3�5小时轨道,并在这个轨道上运行7圈。

11月7日8时24分,“嫦娥1号”卫星第三次近月制动开始。这次近月制动将持续10分钟。

8时34分,卫星成功完成第三次近月制动,进入周期为127分钟,环绕月球南、北极的,高度200公里的极月圆形环月工作轨道,并向地面传回30首歌曲。

建立月球工作轨道后,“嫦娥1号”卫星携带的8种科学仪器将开始为完成四项科学任务目标展开工作。

中国的“嫦娥1号”在万众瞩目中飞向了蓝天,开始了自己的绕月之旅。从此,中国人离自己的千年飞月梦想越来越近了。

嫦娥一号传回月球图片

2007年11月26日上午,“嫦娥1号”研制机构在北京航天飞行控制中心举行了“中国首次月球探测工程第一幅月面图像”发布仪式。

温家宝总理等中央领导到现场看望并慰问了参与工程研制的科技人员。

曾培炎副总理宣读了党中央、国务院、中央军委的贺电。温家宝总理作了重要讲话,对中国首次月球探测工程的圆满成功表示热烈祝贺。

国防科工委月球探测工程中心总工程师杨多和说:

图像的质量非常好,完全符合设计要求,表明从相机拍摄一直到地面数据处理都非常成功。

同一天,国务院新闻办公室从中科院空间中心的科技人员手中获得“嫦娥1号”拍摄的月球清晰照片,并专门召开了新闻发布会。

中国绕月探测工程领导小组副组长、国防科工委副主任、国家航天局局长孙来燕在发布会上介绍说,今年10月24日,“东方红3号甲”运载火箭搭载“嫦娥1号”卫星在西昌卫星发射中心准时发射。在地面测控系统的支持下,卫星经历8次变轨,于11月7日准确进入环月工作轨道。

经过一段时间的在轨测试和调整,11月18日,卫星转入对月定向工作状态。自11月20日开始,卫星搭载的CCD立体相机开机工作,地面应用系统获得第一批对月探测的原始图像数据。

经过对接收的图像数据进行技术处理,并对19条卫星轨道探测图像进行拼接,完成了中国首次月球探测工程第一幅月球图像的制作。在此基础上,还完成了三维立体图像的制作。

这表明工程五大系统已经圆满完成了预定目标,并为后续的科学探测和研究奠定了坚实基础。

孙来燕认为,中国首次月球探测工程的圆满成功,是继人造地球卫星、载人航天飞行取得成功之后,中国航天事业发展的又一座里程碑;是中国科技自主创新取得的标志性成果。

工程实施过程中,在卫星轨道设计和产品研制、远距离测控、火箭可靠性增长、高可靠发射和探测数据处理等方面,突破了一批重大关键技术,取得了一批具有自主知识产权的科技成果。

中国首次月球探测工程开启了中国航天发展的新征程,迈出了中国深空探测的第一步,对推进中国航天科技发展和空间科学研究、提升自主创新能力、激发全民族的科学探索精神都具有重要意义。

为了确保“嫦娥1号”能正常开展工作以及今后一年的在轨管理,北京航天飞行控制中心主任朱民才告诉与会记者,在技术方案设计上,科技人员做了全面细致的工作,制定了几十份多达4800多页的技术方案和各类接口控制文档、协同工作程序,并特别为应付各种情况下的异常处理,制定了148种故障处理程序。

朱民才介绍,“嫦娥1号”卫星的测量与控制是由3个不同类型的测控网共同支持完成的。通过这项技术的研究,他们解决了不同体制、不同工作模式、不同传输协议的测控网的协同工作问题。

“嫦娥1号”控制系统主要包括技术攻关、方案设计、系统研制、试验验证等工作。

在介绍“嫦娥1号”拍摄月球照片的程序之后,孙来燕特别强调,中国的月球探测工程是一项和平利用太空的科技工程,也是一个开放的工程。

在一期工程实施过程中,中国与俄罗斯、欧洲等一些国家和地区开展了合作。在去年北京召开的第八届世界月球大会上,中国就月球探测计划同世界各国的科技人员和科学家进行了深入探讨和交流。

出席这次新闻发布会的还有绕月探测工程副总指挥、航天科技集团公司副总经理雷凡培,绕月探测工程测控系统副总指挥、中国科学院空间科学与应用中心主任吴季等。

自“嫦娥”奔月以来,它无时无刻不牵动着亿万中国人的心。然而,在亿万中国人中,这些天真正夜不能寐的可能还是承担“嫦娥1号”有效载荷研制任务的科技人员。因为“嫦娥奔月”的任务之一是取回月球照片,也就是说,“嫦娥1号”能否近距离完成拍摄月球的任务,需要看有效载荷的工作结果。

2007年11月8日,工程人员已开始对“嫦娥1号”进行长达10天的卫星自身的各项功能及它所搭载的探测仪器进行在轨测试,看看它们在绕月飞行状态下能不能正常工作,从而为18日正式开始的科学探测做好准备。

11月9日下午17点29分开始,“嫦娥1号”卫星迎来了一项全新的挑战,这就是“日凌”现象。

“日凌”是指太阳、探测卫星和地面站的数据接收天线恰巧在一条直线上。太阳产生的强大的电磁波将干扰地面站的天线接收卫星信号,从而造成通讯中断。一旦出现“日凌”的情况,不能够保证连续对卫星跟踪的条件下,会提前把一些需要执行的指令通过注入,提前放在卫星上,即使追踪不到卫星,卫星也能按照我们预先设置在星上的指令去正常执行,保证卫星的安全。

针对“嫦娥1号”探月卫星,中国已经启用了设备更新、功能更强大的大天线。卫星发射之前,科研人员已经计算了“日凌”发生的具体时间,可以有效防范和降低“日凌”对“嫦娥1号”通信电路的干扰。正常情况下,“嫦娥1号”所受干扰不会影响它完成探月使命。经过考验,“嫦娥1号”安全度过“日凌”。

2007年11月20日,国家航天局宣布:

“嫦娥1号”卫星工作正常,有效载荷公用设备打开。卫星已处于三体定向姿态,即太阳帆板跟踪太阳以保持供电,定向天线跟踪地球以保持通信,星上安装有效载荷的一面对着月球以利于科学探测。开始传回探测数据,经过处理制作完成第一幅月面图像。

在第一幅月面图像传来后,相继又传来更多的有关月球的图像。

2007年12月11日,中国国家航天局首次公布了中国发射的“嫦娥1号”卫星拍摄的月球背面部分区域的影像图。在这幅图里,可以清晰的看到万户撞击坑。万户撞击坑位于月球背面南纬9�8度、西经138�8度区域,直径52公里,从地球上不能直接看到。

20世纪70年代,这座撞击坑被国际天文联合会以中国明代人万户的名字命名为“万户撞击坑”。中国明朝官员万户将自己绑在捆有47枚自制火箭的椅子上,两手各持一个大风筝,点燃后冲天而起,开天辟地写就了中国历史上飞天梦想的壮举,也成为人类文明史上飞天尝试的第一人。

2008年1月31日,原国防科工委正式发布首幅由“嫦娥1号”卫星拍摄的月球极区图像。这是我国首次获得此类图像。

按照工程总体方案,“嫦娥1号”卫星上的CCD相机要求的成像范围在月面南北纬70度以内。而在对CCD相机的能力评估后,从1月4日起,科学家开始利用相机对70度以上的月球南北两极区进行光学成像试验,并获得了较高质量的图像。

2008年11月12日15时零5分,由“嫦娥1号”拍摄数据制作完成的“中国第一幅全月球影像图”公布。

影像图覆盖了月球西经180度到东经180度,南北纬90度之间的范围。这是世界上已公布的月球影像图中最完整的一幅影像。

“嫦娥1号”为月球画像绕月探测工程是我国月球探测的第一期工程,即研制和发射第一颗月球探测卫星。该星轨道距离月面的高度为200公里,环绕月球运行,并将获得的探测数据资料传回地面。

设计寿命为1年的“嫦娥1号”卫星,将携带立体相机、成像光谱仪、激光高度计、微波辐射计、太阳宇宙射线检测器和低能离子探测器等多种科学仪器,对月球进行探测。

它在环月飞行执行任务期间,主要获取月面的三维影像,分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点,探测月球土壤厚度,检测地月空间环境。其中前三项是国外没有进行过的项目,第四项是“嫦娥1号”首次获取8万公里以外的空间环境参数。

此外,“嫦娥1号”将探测14种,其中重要的目标是月球上的氦-3资源。美国曾对月球上5种资源进行探测,氦-3是一种安全高效而又清洁无污染的重要燃料,据统计,月球上的氦-3可以满足人类1万年以上的供电需求。月球土壤中的氦-3含量可达500万吨。

2008年10月24日,中国国家国防科技工业局对外宣布:

截至今天,由中国自主研制并成功发射的首颗绕月探测卫星“嫦娥1号”,已按计划圆满完成在轨运行和探测一年的各项任务,共获取了1�37TB的科学探测数据。

“嫦娥1号”胜利绕月并传回清晰的图像,说明中国的探月工程进展十分顺利。

召开探月成功庆祝大会

2007年12月12日上午,中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂举行大会,隆重庆祝我国首次月球探测工程圆满成功。中共中央政治局常委、全国人大常委会委员长吴邦国主持庆祝大会。

中共中央政治局常委温家宝、贾庆林、李长春、习近平、李克强、贺国强、周永康出席大会。

中央党政军群有关部门主要负责同志,参与月球探测工程的有关方面代表,以及首都各界代表,共5000多人出席了庆祝大会。

人民大会堂大礼堂内乐曲欢快、灯火辉煌,洋溢着热烈、喜庆的气氛。

10时,吴邦国宣布大会开始。全体起立,高唱国歌。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛发表重要讲话。月球探测工程领导小组组长、国防科工委主任张庆伟等也先后作了重要发言。

在庆祝大会前,胡锦涛、吴邦国、温家宝、贾庆林、李长春、习近平、李克强、贺国强、周永康等会见了首次月球探测工程突出贡献者和突出贡献单位代表。

中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛在庆祝大会上的重要讲话在科技界引起强烈反响。广大科技工作者表示,要切实贯彻落实胡锦涛同志讲话中提出的四个“必须坚持”,建设创新型国家。

走出会场,中国科学院空间中心主任、“嫦娥1号”卫星有效载荷总指挥吴季激动地说:

胡锦涛总书记对我们的工作给予了高度评价,再次体现了党中央对嫦娥工程一直以来的英明领导和亲切关怀。

吴季说,胡锦涛总书记在讲话中提出必须坚持发展是第一要义、必须坚持自主创新、必须坚持实施人才强国战略和必须坚持弘扬求真务实精神,这四个“必须坚持”将指引我们以更加昂扬的精神状态在科学技术以及更为广泛领域努力奋进。吴季还说:

胡锦涛总书记的讲话让我们真切地感到,我们从事的工作不是一项单纯的空间探索工作,它对我们中华民族、对我们国家今后按照党的十七大确定的路线又好又快地发展,具有重要的启示和带动作用。

在今后的工作中,我们要充分发挥创新精神,动员一切可以动员的力量开展深入的月球与深空科学研究,不但在深空探测技术领域取得突破,还要在深空科学研究领域取得突破,使中国的空间科学研究自立于世界先进国家之林,为我国的深空探测事业、航天事业的发展做出更大的贡献。

绕月探测工程地面应用系统数据接收分系统主任设计师苏彦说:

回顾工程实施的三年多历程,面对种种难关,面对重重挑战,我们无数次地加班加点,奋力攻关,付出了汗水与泪水,也感受了喜悦与焦虑。总书记今天给予我们的肯定和赞扬,是对我们的最好激励。

中国科学院地球化学研究所助理研究员、29岁的李雄耀全程收看了庆祝大会的网络实时报道。他深有感触地说:

探月工程大批的核心关键技术都是具有自主知识产权的,所以探月成功称得上是中国的成功,是值得全中国人民光荣和骄傲的一件大喜事!

李雄耀印象最为深刻的是胡锦涛总书记“坚持实施人才强国战略”这句话。李雄耀说,人才强国战略对所有青年科技工作者和所有年轻人而言都是一个良好的机遇,这就使我们有了发展的机会、发挥的平台,这是对广大科技工作者的巨大鼓舞。李雄耀表示,把发展的基点放在自主创新上,才能真正掌握核心技术、抢占科技制高点。

中国工程院院士、东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室学术委员会副主任王国栋教授表示,我国首次探月工程圆满成功,使中华民族千年的奔月梦想开始变为现实,使中国跨入世界上为数不多的具有深空探测能力国家的行列,这是中国综合国力显著增强、自主创新能力和科技水平不断提高的重要体现。我们要按总书记讲话要求,进一步加快自主创新步伐,促进冶金工业健康、和谐、快速发展。

中国科学院上海光学精密机械研究所高级工程师俞敦和参与了“嫦娥1号”卫星携带的“激光高度计”的研制。他说:

听了胡锦涛总书记的讲话,我感触最深的是“发展”二字,整个讲话中约有100次提到“发展”,特别指出“必须坚持发展是第一要义”。

国家需要创新的排头兵,需要在重点领域有跨越式的发展。从人造地球卫星到载人航天飞行,再到我们正在进行的深空探测,这三步都具有里程碑式的跨越意义。

作为科研一线人员我们感到特别自豪。我们要进一步按照《国家中长期科学发展规划纲要》的部署,继续开拓奋进,为全面建设小康社会作出应有的贡献。

在中央领导的亲切关怀下,中国绕月工程取得了重大成功,中国科学家们又开始准备投入新的探月战斗。

嫦娥一号成功撞击月球

2009年3月1日16时13分10秒,在北京航天飞行控制中心科技人员的精确控制下,“嫦娥1号”卫星减速、下落,成功撞击月球。

中国“嫦娥1号”卫星准确落于月球东经52�36度、南纬1�50度的预定撞击点。撞击月表的一瞬,就是中国首个探月使者迸发的最后一抹绚丽的生命光彩。

在撞击过程中,“嫦娥1号”卫星携带的CCD相机传回实时图像,图像清晰。

至此,在经历了长达494天的飞行后,静谧、遥远的月球土地终于成为中国首个“月球使者”的生命最后归宿。而随着此次“受控撞月”的准确实施,中国探月一期工程也宣布完美落幕。

“嫦娥1号”卫星于2007年10月24日在西昌卫星发射中心发射升空开始,共飞行494天,其中环月482天,期间经历3次月食,5次正飞和侧飞姿态的转换,共传回1�37TB的有效科学探测数据,获取了全月球影像图、月表部分化学元素分布、月表土壤厚度等一系列科学研究成果,圆满实现工程目标和科学目标,为我国月球探测后续工程和深空探测奠定了坚实的基础。

至2008年10月,探月卫星完成预定在轨1年的各项探测任务后,工作状态仍然良好,燃料也很充足。

为了充分利用“嫦娥1号”卫星在轨的宝贵资源,为后续任务积累数据和经验,中国探月工程领导小组决定:按照“轨道从高到低,风险从小到大”的原则,应用“嫦娥1号”卫星开展卫星变轨能力、轨道测定能力的10余项验证试验,以便充分挖掘卫星使用价值,对卫星实施有关在轨试验,为后续探月任务增加技术储备从2008年11月8日开始,预定计划顺利实施,“嫦娥1号”卫星轨道由200公里圆轨道降到100公里圆轨道,继而降到远月点100公里、近月点15公里的椭圆轨道,再升回到100公里圆轨道。

国防科工局专家表示,在这次降轨试验中,“嫦娥1号”卫星平台工作正常,地面测控系统开展了一系列试验,为探月工程二期开展高分辨率对月观测和实施月面软着陆等积累了工程经验。

对于“嫦娥1号”卫星到底要采取何种方式结束自己的探测任务,相关专家一直严守机密。

中国探月工程总设计师吴伟仁说:

我国探月工程二期确定将实现软着陆,技术跨度大,为在撞月过程控制和轨道测定方面积累经验,减少后续工程风险,决定在“嫦娥1号”卫星寿命末期,控制卫星撞月。

欧阳自远院士说:

撞击月球是国际航天领域结束月球探测器“使命”普遍采用的方式。

与其让探月航天器因为燃料耗尽而坠落月球,还不如选择撞击月球的方式,多少也能为人类了解月球增加一些资料积累。

南京大学天文学系萧耐园教授透露,人类探测器选择撞击月球有重要的科学意义。撞击成功后会掀起大量的月球尘埃。科学家通过分析这些月球尘埃的成分,来解释月球的起源之谜。而月球的起源之谜目前的学说都存在比较大的争论。

另外,探测器如果能够做到按指定时间撞击到预定的地点,将会为下一步其他人类探测器在月球或其他星体精确着陆奠定基础。

同时,这样的撞击,也为防止小行星撞击地球提供了工程基础。因为人类对付威胁地球安全的小行星撞击,目前的手段就是用人造核武器击中小行星的固定位置,以此改变小行星的运行路线。这次行动无疑是积累了经验。

萧耐园教授介绍说:

“嫦娥1号”卫星在撞击前还能完成拍摄近距离高分辨照片、拍摄撞击时的瞬间情况,这些资料对地面分析人员非常有用。

此前,印度的月球探测器“月船1号”所携带的月球撞击探测器于2008年11月14日成功撞击月球。撞击产生了巨大月球尘埃,“月船1号”将数据传回地面后,印度科学家启动了对有关数据的分析工作,以进一步了解月球表面物质构成。

但据欧阳自远院士透露,由于“月船1号”所携带的月球撞击探测器重量太小,撞击月球后产生的月球尘埃非常有限。

欧阳自远院士认为,撞击月球最成功的是欧洲第一个月球探测器“智能1号”的那次撞击。2006年,重约370公斤,体积约1立方米,相当于一个洗衣机大小的“智能1号”按预定计划,以7000公里的时速,与月球表面几乎平行的1度角成功撞击月球,在月球表面砸出一个直径约为3米至10米的大坑,同时激起10多公里厚的尘埃。

“嫦娥1号”卫星长2米、宽1�72米、高2�2米,体积约7�5立方米,相当于一辆越野车,两侧太阳能电池帆板完全展开后最大跨度达18�1米。

撞击月球产生的尘埃是否一定比“智能1号”多呢?南京大学天文学系萧耐园教授认为,只要保证卫星撞击前的初始速度,“嫦娥1号”卫星撞击月球产生的尘埃将肯定比“智能1号”多。

“嫦娥1号”卫星撞击月球时,由于中国没有探测器围绕月球飞行,所以,能否观测到卫星撞击的过程和撞击产生的效果,将极大影响“嫦娥1号”撞击的价值。北京大学焦维新教授在接受《北京科技报》记者采访时说:

中国将可能和日本科学家合作,利用日本的探月卫星“月亮女神”对“嫦娥1号”卫星撞击月球的全过程实施观测,并且将数据传回地面,中日双方将共享相关数据。

但是,欧阳自远院士认为,利用“月亮女神”卫星对“嫦娥1号”卫星撞击月球的全过程实施观测的难度非常大。

要让“月亮女神”观测到“嫦娥1号”的撞月全过程,必须保证在“嫦娥1号”撞月的时候,“月亮女神”正好飞行到撞击的上空。并且,“月亮女神”携带相机的拍摄角度正对撞击地点。这两个条件,要通过两国科学家的通力合作。显然,控制两颗卫星同时在38万公里外的月球上完成任务是非常困难的。

2006年,欧洲“智能1号”卫星系统位于美国夏威夷的一个观测站拍摄到“智能1号”撞击月球后发出的“明亮闪光”。中国的地面观测站能否观测到“嫦娥1号”的这次撞击呢?

欧阳自远院士介绍说:

如果“嫦娥1号”撞击月球的时候,正好是正对地球的一面,中国的地面观测站也有可能观测到撞击形成的亮点。但是,这只能证明卫星撞上月球。

萧耐园教授说,“嫦娥1号”卫星撞击月球形成的巨大尘埃,国内只有河北兴隆国家天文台的2�16米射电望远镜能观测到。科学家根据天文望远镜观测到的红外线光谱,能够对月球的尘埃成分进行分析,对于人类进一步了解月球形成过程有很大的帮助。萧耐园教授说:

最重要的是,如果“嫦娥1号”卫星撞击月球时,日本和印度的探月卫星正好飞临撞击上空,大量的数据将被获取。这也将是中国对国际航天研究的一大贡献。

最终,有关负责人正式对外界公布了超期“服役”的中国首颗探月卫星“嫦娥1号”的最后归属:

“嫦娥1号”卫星将选择适当时机,实施落月任务。

为了保证“嫦娥1号”卫星成功“受控撞月”,“嫦娥1号”任务飞行控制组选择在青岛和喀什两个测控站,同时进行测控时间段内的“撞月控制”。

15时36分,“嫦娥1号”卫星开始减速。

16时13分10秒,“嫦娥1号”卫星成功落在月球的丰富海区域。

在中国探月一期工程完美落幕的同时,中国探月二期工程正紧张进行。吴伟仁透露,二期工程各项工作已全面展开,着陆器和巡视器技术是工程中的关键技术。

这标志中国的探月一期工程已经圆满完成,探月二期工程全面启动。

人们有理由相信:在党中央的关怀下,在科学家们的努力工作下,中国的探月工程会越来越光明。

本书主要参考资料

《中国探月》国防科工委月球探测工程中心编科学出版社

《“嫦娥一号”完美谢幕的幕后故事》许琦敏编文汇报

《中南海三代领导集体与共和国科教实录》岳庆平等编中国经济出版社

《嫦娥一号计划撞月激起尘埃或超“智能1号”》陈永杰编北京科技报

《绕月工程总师解读嫦娥奔月从梦想飞往现实》安世者编人民日报

《揭秘中国探月工程:月球密码》双平著首都师范大学出版社

《奔月――中国探月工程总设计师孙家栋》王建蒙著当代中国出版社出版

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