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“嫦娥工程”屡克难关
“嫦娥一号”卫星总指挥、总设计师叶培建院士在接受记者采访时表示,“嫦娥”绕月是我国深空探测的第一步,为了实现一期工程的工程目标和科学目标,我国科学家先后攻克了四大难关。
首先是轨道设计问题。与以往我国发射的所有卫星相比,“嫦娥一号”轨道设计难度是最大的,因为它涉及到地球、月球、卫星三体运动条件。经过国内科学家的精心计算和多次推演,终于设计出了符合工程要求的复杂轨道。卫星首先由运载火箭送入地球大椭圆轨道,利用自身推进系统经过调相轨道3次加速,进入地月转移轨道。卫星在地月转移轨道运行4天至5天后,进入月球捕获轨道,进行3次制动,分别经过3个不同轨道阶段进入月球的目标轨道,执行预定任务。
其次是热控问题,也就是卫星表面和内部的热量控制问题。“嫦娥一号”运行的空间环境比较复杂,地—月空间的强辐照环境会对卫星的电子器件产生很大影响;而且月球在对日面、背日面条件下的温度变化梯度很大,最冷时为零下170摄氏度,最高时则达到130摄氏度,对卫星搭载的各种探测器的温控要求更高。由于要经历复杂的热环境,热控技术必须适应复杂的外部温度变化,以保证星上所有设备处在正常的工作温度范围。
再次是远距离测控与通信问题。以前我国发射的最远的探测卫星,距离地球约7万公里,而“嫦娥一号”与地球的最远飞行距离达到38万公里,这给测控系统的传输能力带来了挑战。同时,为实现绕月飞行,“嫦娥一号”需经历复杂的轨道转移过程,其间的测控任务对星上和地面测控系统提出了更高要求。在我国尚未建成深空测控网的情况下,目前采用航天测控网和天文观测网相结合的办法,基本可满足“嫦娥”绕月的要求。
最后,卫星姿态控制问题。在绕月飞行期间,“嫦娥一号”要一直保持对月、地、日三个天体定向,各种探测器要保持对月定向,以完成科学探测任务;卫星发射和接收天线要保持对地定向,以将科学数据传回地球,供地面应用系统研究;卫星的太阳能帆板要保持对日定向,为了使电池阵尽量获得日照。在卫星运行期间,月、地、日三个天体都是相对运动的,姿态控制是三矢量控制过程,需要在卫星整体布局、质量分布、多轴控制跟踪等方面进行很多新的理论研究。
叶培建说,这四大问题既是工程的难点,也是技术创新点。这些问题涉及到许多科学技术的前沿领域,对它们的成功攻克,将使我国在相关领域发生跨越式发展,体现出科学探索工程对科技的拉动作用。
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