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嫦娥一号飞行示意图
紫金山天文台早期使用的国产光学跟踪经纬仪，可测定卫星的地平高度和方位角。
嫦娥奔月，中国人的一个神话，古老而美丽。
嫦娥一号，2007年下半年将在西昌卫星发射中心升空。中国嫦娥探月工程，以及随后的登月计划，都将载入史册。21世纪，中国人踏上月球的梦想终将成为现实。嫦娥一号如何奔月？人们将怎样观测嫦娥一号奔月？就此，我们采访了中国探月工程首席科学家欧阳自远院士和天体力学专家郑学塘教授。
嫦娥一号如何奔月
记者：欧阳院士，请您谈谈嫦娥一号是怎样奔月的？
欧阳院士：嫦娥一号卫星重2350千克，把它发射升空，送到月球附近，实现绕月运行，需要强大的运载火箭。我们用国产的长三甲火箭。起飞后148.1秒一、二级火箭分离，4.5分二、三级火箭分离，10.2分三级火箭一次发动机关机，20.3分三级火箭二次发动，22.4分三级火箭二次关机，24分星箭分离。
嫦娥一号在地球周围飞行时经过三次变轨，从周期16小时的轨道变为24小时、48小时轨道。
嫦娥一号必须有很高的速度，当它达到地球的第一宇宙速度(每秒7.9公里)，就能够围绕地球飞行而不会因为地球的吸引而下落了，这时它在停泊轨道上。当加速到每秒10公里时，嫦娥一号进入了远地点为38万公里的大椭圆轨道，飞向月球。
在地月转移轨道上，嫦娥一号将飞行5天左右(地球到月球的平均距离38万公里，嫦娥一号整个飞行需10天左右)，其间进行3次中途修正，以确保正确进入预定月球轨道。
环月轨道阶段是极为关键的，嫦娥一号在此前高速度飞行，不减速，它很可能或者掠过月球，或者撞毁在月球表面上。怎样控制减速的时间、减速的数量，做到恰到好处地制动减速，调整轨道，让嫦娥一号减速到1.7公里/秒(月球的第一宇宙速度)，而被月球引力捕获成为绕月卫星？这需要地面测控系统准确测量嫦娥一号各种重要参数，准确指令减速火箭的启动、关闭等，才能保证嫦娥一号在高度为200公里的极月圆轨道上进入正常工作状态。这种测量嫦娥一号实时参数(包括距离、速度等等)，发出控制指令的工作，在嫦娥一号奔月全过程的各个阶段(发射升空、绕地飞行段，调相轨道段，地月转移轨道段和环月轨道段)都要做。其中，测量是前提，这一工作也可以说是采用多种方式观测嫦娥一号。
不同阶段“看法”各异
记者：我们怎样去看嫦娥一号呢？
欧阳院士：看，有多种多样的“看法”。在电视上看嫦娥一号的有关情况，各类人群都可以；到西昌发射场看，那只有很少人员才有机会。撇开这些，就观测来说，主要分光学观测、无线电观测、雷达和激光测距等三类，这与观测人造地球卫星是类似的。光学观测比较直观，用肉眼直接看或借助光学望远镜观测；当嫦娥一号离地面比较近，例如在发射、绕地飞行轨道段，适宜用；但在离地很远时，例如地月转移轨道段、环月轨道段，一般的天文爱好者、航天爱好者就不可能用自己的光学望远镜去观测嫦娥一号了。
至于无线电观测、雷达和激光测距，这两种观测手段仅仅适宜专业单位使用，它们的优点是全过程、机会多、精度高。嫦娥一号飞行的全部几个阶段，它们都可以观测；它们不受昼夜、阴晴和日照等条件的限制，只要卫星经过观测站上空，就可以观测，观测的机会比光学方式多了许多；测量卫星距离的精度高，例如中国科学院上海天文台余山工作站装备的激光测距仪，测量距离的精度达到厘米级。它们的缺点是设备昂贵，现阶段一般的单位、个人都难以应用。嫦娥一号上装备着能发射某个固定频率无线电波的电台，而地球上庞大的天线阵、激光测距仪、跟踪雷达和各种高灵敏度的接收器，安装在陆地测控站和海上的远望号测控船上，可以完成对卫星的测控任务。
光学观测最早使用
记者：郑教授，请您谈谈光学观测好吗？
郑教授：观测人造地球卫星、宇宙飞船，最早使用的是光学手段。例如1957年10月4日人类第一颗人造地球卫星发射成功，而当年4月30日，根据中苏两国科学合作协议，在天津市西郊曹庄子，就建设有一个人造地球卫星光学观测站，使用AT-1型广角望远镜进行光学观测。观测数据要送出去的，但那时候天津农村通讯手段还很落后，连电话都极少。为了及时传送数据，专门在天津市区与人卫站之间架设了电话线路，才保证了观测数据能够及时传送。
人类观测天体最早是用肉眼直接看，后来发明了光学望远镜，能够看到更暗、更远的天体。光学观测包括亮度观测和定位观测。观测卫星的亮度又分目视、照相、光电三种方法，目视方法是用肉眼或者目视光亮计，去比较卫星和它附近的恒星或者“人工比较星”的亮度，测到卫星的亮度及其变化规律。照相方法是用固定照相和拍摄卫星、恒星拖迹，再用测微光度计作比较，得出卫星亮度的变化规律。光电方法需要一架卫星跟踪望远镜，借助光电光度计、光电倍增管等把卫星亮度的变化记录在照相示波器胶片上。
光学定位观测有目视、照相两种，都需要设备。目视定位观测用特制的广角望远镜(视场6°～12°)，可以去搜索、拦截比较明亮的卫星，以恒星为参照，测定卫星的赤道坐标，这也称相对定位。至于用特制的大视场跟踪经纬仪直接测卫星的地平高度和方位角，称为绝对定位。而照相定位需要有卫星照相机，测定卫星的赤道坐标，一般来说，照相定位的精度比较高，定位精度可以达到1″。
四个条件 必不可少
记者：用光学方法观测嫦娥一号，需要具备哪些条件？
郑教授：必须同时满足四个条件。第一，嫦娥一号必须飞经观测者的上空，这个条件大家都好理解。第二，当时嫦娥一号必须在地球影子外，它才能反射太阳光线，观测者才可以看到它。地球在背向太阳的一面有一条长长的地影，地影大致是一个圆锥形。嫦娥一号和月球一样，本身不发光，是靠反射太阳光发亮的。当嫦娥一号沿轨道飞行进入地影时，与月球运动到地影中形成月食一样，也会发生“食”，那时它不能反射太阳光，自然也无法用光学方法观测到了。需要说一点，嫦娥一号与人造地球卫星一样,被观测机会的多少，既和其当时卫星的高度有关系，又和观测处的纬度、观测的季节有关。
“嫦娥一号”绕月探测进入发射实施
国家航天局宣布，经绕月探测工程领导小组批准，绕月探测工程从10日开始正式转入发射实施阶段。“嫦娥一号”卫星于日前通过了出厂评审。
根据国防科学技术工业委员会此前公布的《“十一五”空间科学发展规则》，我国2007年实现绕月探测，主要科学目标为：获取月球表面三维影像，分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点，探测月壤特性和地月空间环境。2012年前后实现月球软着陆和自动巡视勘察；2017年前后实现自动采样返回。
2004年1月，我国正式批准绕月探测工程立项，将第一个月球探测工程命名为“嫦娥一号”工程。
据透露，绕月探测工程启动以来，各承担研制任务单位的科技人员先后突破了奔月轨道设计、三体运动控制、远距离测控通讯、月食影响应对等多项关键技术。
记者：这点一般读者不容易理解，请您解释一下。
郑教授：卫星在圆锥形的地影中飞行的时间越短，人们看的机会就越多。显然，卫星离地面的高度越大，它在地影中的时间越短，观测它的机会会越多。
有地理、季节知识的人都知道，在夏季，对北半球观测站来说地影比较低，他们上空被地影覆盖的时间比较短，这时，同一高度的卫星显然在地影中飞行的时间比冬季北半球相对短一些，这样观测机会相对而言比较多一些。特别是夏季里纬度相当高的观测站，例如靠近北极圈的人们，在深夜里都有可能观测到卫星。嫦娥一号的情况也一样。
记者：还有两个条件呢？
郑教授：第三，当时当地的天气要晴朗，这一条，与地面上所有光学观测的要求一样，人们很容易理解。第四，当时当地的天光要足够暗。嫦娥一号主要是靠反射太阳光才发亮，所以它的亮度十分有限。白天，天空背景太亮，人们不可能观看到它。即使早晨日出以前一段时间(“晨光始”到日出)、黄昏日落后一段时间(日没到“昏影终”)，天空仍然比较亮，也极难观看到卫星。这种现象称为“晨昏曚影”，它持续的时间决定于太阳中心在地平下的角度。民用晨昏曚影取这个角度为6°；天文晨昏曚影取这个角度为18°，对于卫星，通常取这个角度为9°。当然，这个角度也不固定，对于比较亮的卫星可以取为7°，对于较暗的卫星可以取为12°甚至更大些。“卫星晨光始”的时刻可以利用天文年历上刊载的民用晨光始、天文晨光始两个时刻内插得到(“卫星昏影终”类同)。用光学方法观测嫦娥一号与观测卫星一样，一定要在“卫星昏影终”以后，或者在“卫星晨光始”以前，这样，才能观测到嫦娥一号。
记者：看起来，要同时具备这四个条件才能用光学方法观看嫦娥一号，对于北京或者天津等等某个地区来说，机会不多吧。
郑教授：是这样。
机会难得早做准备
记者：两位专家，普通民众要成功观看嫦娥一号，应当注意些什么呢？
欧阳院士：嫦娥一号发射后，很快就要进入地月转移轨道，所以它在地球周围绕行的时间比神舟六号载人飞船绕行五天要短，这样某个地区的民众对它进行光学观测的机会就十分难得了；有些地区可能没有机会；有些地区即使有一次机会，但嫦娥一号只在该地区上空飞行一分钟至几分钟。因此，把握这个十分难得的机会，是最重要的事情。那么，嫦娥一号会不会飞过你那个地区上空？如果飞过，它在不在地球影子外面？如果恰好在地影外边，那么当时你那个地区天光是不是足够暗？这些，民众又很难自行判断，所以航天、天文等有关部门，将及时提供有关信息，请航天爱好者、天文爱好者密切关注。
郑教授：爱好者们还应当提早做好必要的准备，例如必要的光学观测设备(广角望远镜、高炮镜，全能经纬仪等等，有条件的话可以到有跟踪经纬仪等等更好设备的单位里去)，必要的资料、知识的收集；如果当地有航天、天文科研、科普单位，不妨请他们适时组织大家观测，那样成功的可能性更大。
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