有关嫦娥1号的小知识
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发布时间：2022-08-05 13:36
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时间：2024-12-03 08:05
除了我国，日本、印度、德国也公布了探月计划，如何看待这些计划呢？月球探测工程中心副主任郝希凡说，各国的月球探测计划既有共同点，又各有特色。首先，在新一轮月球探测*中，各国都选择绕月探测作为第一步。第二，中国、日本、印度、德国这些首次开展月球探测的国家，公布的规划有着惊人的相似，几乎都是走“绕”“落”“回”的路线。第三，中国、日本、印度、德国开展首次绕月探测的科学目标基本一致，都包含了绘制月球全图、月球资源调查、地月环境探测等主要目标。第四，这些国家开展月球探测活动的最终目标有所不同。根据这种不同，可以将目前开展月球探测的国家划分成两个集团。第一个集团是美、俄和欧空局，他们都明确地将载人登月、建立有人长期驻扎的月球基地作为目标。第二个集团是日本、印度、德国和我国等首次开展月球探测的国家，这些国家处于月球探测的起步阶段，积累经验、发展技术是首要目标。第五，首次探月的各国基本目标相似，但又各有创意，体现出了各国科学家的想象力。我们的嫦娥一号将在世界上首次利用微波的方法探测月壤特性；日本的Selene—1探测器携带了两个子探测器在世界上首次探测月球背面的重力场；而印度在探测器小型化方面做得很有特色。
参考资料：中国测绘新闻网
新华网北京3月4日电（记者齐湘辉 秦大军）全国政协委员、载人航天火箭系统顾问组组长、“神舟”五号火箭总指挥黄春平4日接受新华社记者专访表示，“神舟”七号”发射时间将推迟半年左右，原定2007年的发射计划将拖后到2008年。
黄春平说，发射计划延期，“并不是出了什么问题，而是工作周期决定。”“神舟”七号火箭每一个部件都需要经过复杂的工作周期，首先要进行单样技术攻关，攻关合格后再设定方案、原理考核，之后进入抽样阶段。这一阶段要解决两方面的任务，一是要通过性能指标测试，二是原材料、加工等工艺能力在工厂的生产能力范围内。抽样合格后，再修改设计，做试样生产，再进行产品实验，最后进入工厂生产。此外，还要请相关专家进行测评。因此，“这是一个复杂的工程，要一步一个脚印，不能急于求成。”
黄春平介绍，与神五、神六不同，“神舟”七号火箭在研制上的关键点是宇航服和气门闸。因为“神舟”七号将实现太空行走，航天员能否从舱内气压骤然适应真空环境，气门闸和宇航服扮演了重要角色。
“目前，‘神舟’七号的其他部件都差不多了，只有宇航服还要攻关，宇航服的研究进度决定了神七进度。”黄春平又补充说，“不过，中国完全有能力解决。”
黄春平说，为了适应真空的环境，“神舟”七号宇航服从气密、通信、排泄、通讯、电源、活动关节等各方面，都要比神六有较大提高。
据黄春平预测，“神舟”七号将有三名航天员，一个要出舱行走，一个在轨道舱迎接，返回舱还要留人。出舱活动将有行走、操作、拧螺钉等安装设备等项目，为今后建立太空空间站作准备
根据中国探月卫星工程的四大科学目标，嫦娥1号选用的有效载荷有6套24件，包括CCD立体相机、激光高度计、成像光谱仪、伽马/X射线谱仪、微波探测仪和太阳风粒子探测器等。其中CCD立体相机是拍摄全月面三维影像的专用相机，在中国属首次使用；成像光谱仪用于获取月面光波图谱；伽马/X射线谱仪用于探测月球表面元素；微波探测仪除用于获取月壤厚度信息外，还能给出月球背面的亮度温度图和月球两极地面的信息。
由激光器、望远镜和接收电路三部分组成的激光高度计，由中科院上海技术物理研究所研制。它在探月卫星的发射阶段和转移阶段都处在“睡眠状态”。卫星进入环月轨道后，激光高度计首先向月面发射激光束，并立刻用望远镜把反射回来的光束变成电信号；接着，接收电路盒将迅速进行精确计算，用最短时间得出该探测点的月球海拔高度。激光高度计完成绕月旅行，月面每个探测点的海拔高度就一清二楚了。这些数值一旦与CCD立体相机拍摄的平面图像相叠加，就是一幅完整而精确的月面三维地形图。只要激光高度计发射的探测点足够密，就能获得覆盖整个月球的地形图，包括人类探月活动从未涉及的月球两极区域。
据探月专家介绍，美国、欧空局、俄罗斯和日本等以前从未在探月过程中使用过可以全天候、全天时工作和具有一定穿透能力的微波遥感技术，所以嫦娥1号上的微波探测仪是世界上首次在探月卫星上装载微波遥感装置，用以实现对月面更为细致深入的探测，并将对所发回的数据进行反演和解析。不过，由于月球远离地球，对月球进行微波遥感探测有很大的技术难度和一定的风险。为确保探测成功和能稳定地发回数据，现正加强对月球微波遥感的地面仿真研究，在借鉴以往经验的基础上做相应的技术改进。
嫦娥1号有效载荷共重130千克。早在2004年1月7日，所有24件仪器就完成了首轮联合测试，结果相当成功。测试表明，探测仪器设计中的一些关键技术问题已基本攻克，并解决了设备间的接*术。全部探测仪器于2004年9月交付，并与卫星平台一起进行噪声、振动、辐射和真空等各种空间环境的模拟测试。
使用成熟的火箭
按照计划，长征3号甲被选为月球探测卫星的运载火箭，发射场选在西昌卫星发射中心，但要进行必要的适应性改造。
根据设计，嫦娥1号的运行轨道近地点为200千米，远地点为51000千米，属于大椭圆轨道。火箭必须精确地将探测器送入预定轨道，才能准确完成预定探测任务。为满足探月卫星的特殊要求，长征3号甲火箭控制系统增加了单机和线路备份，确保飞行过程中不出现任何偏差，万无一失。
选择长征3号甲主要考虑到它是长征系列火箭家族中发射成功率最高的成员之一。该火箭拥有更灵活而先进的控制系统，可在星箭分离前对有效载荷进行大姿态调姿定向，并提供可调整的卫星起旋速率，具有很强的适应性。它主要用于发射地球同步轨道有效载荷，同时兼顾低轨道和太阳同步轨道等其它轨道有效载荷的发射，也可进行一箭双星或多星发射。
目前执行发射任务的长征3号甲火箭已进入试样研制阶段，部分组件和箭体已开始投产。但由于月球探测器尚处于初样设计阶段，今后研制人员还将根随着探测器研制的深入，逐步对火箭设计进行适应性修改，预计将于两年后出厂。
嫦娥1号发射时间的选择要考虑到光照、太阳入射角、测控条件和轨道*等因素。发射后，卫星将用8～9天时间完成调相轨道段、地-月转移轨道段和环月轨道段飞行。在经过发射、飞行和进入预定轨道等程序后，如何将探测数据传回地面，是工程的技术难题。
嫦娥1号工程副总设计师龙乐豪说，通俗一点讲，该工程有三大目标，即“到得了”、“转得起”和“传得到”。嫦娥1号从起飞到进入目标轨道将多次经过中国上空。如地理位置和天气条件允许，人们有可能用肉眼观测到现代“嫦娥奔月”的情景。
测控和应用系统
由于旅途遥远，所以测控系统尤为重要。测控系统将以中国现有的S频段航天测控网为主，辅以甚长基线干涉仪天文测量系统组成，并进行必要的适应性改造。
嫦娥1号卫星不仅需要对月球进行全天候的观测，还需要把太阳能电池板始终对准太阳，同时又要把传送天线对准地球。目前，中国在上海佘山和乌鲁木齐分别拥有一个直径25米的天线，但它们只能有4～6小时可用来接收星上信息。为了嫦娥1号计划的顺利实施，中国将分别在北京和昆明设一个直径50米(国内最大)和一个直径40米的天线。这样在我们的国土上，可用4个天线交叉干涉，对近40万千米远的嫦娥1号进行测控，并为应对外界干扰因素和意外因素留有应急的能量。
地面应用系统包括月球探测卫星运行管理中心、数据接收中心以及科学数据处理和研究中心三个部分。
四大难关
虽然卫星和火箭采用成熟技术，但还是要攻克一些技术难点。中国航天器已到达的距地球最远距离为7万千米，而月球距地球达38万千米。而且月球以及月球与地球和太阳的相对关系具有其固有的特点，所以月球探测卫星与一般的地球卫星有很大不同。
据权威人士介绍，研制和发射嫦娥1号探月卫星的技术难点主要有4点：
一是轨道设计与控制。它是实现月球探测卫星绕月飞行的基本保证。在飞往月球轨道的过程中，月球卫星既不能碰着月球，也不能飞过去，因此轨道设计和控制是一个新问题。必须正确认识月球卫星轨道设计的客观规律，寻找合理的工程实施途径。
二是测控和数据传输。地月相距遥远，测控信号的空间衰减明显增大。同时为实现卫星绕月飞行，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。38万千米外的探测带来卫星天线怎么设计和地面站怎么设计等问题。
三是制导、导航与控制。月球探测卫星从绕地飞行到准确进入绕月飞行轨道，需经历多次复杂的轨道和姿态机动，要求控制精度高和实时性强。卫星对地观测是两体定向，即太阳帆板对日定向，观测设备和测控通信设备对地定向，以观测和传输信息。而绕月卫星是三体定向，即太阳帆板对日，观测设备对月，测控通信设备对地。三体定向问题要复杂得多。
四是热控技术。卫星绕着月球转，月球绕着地球转，地球又带着月球和月球旁的卫星绕着太阳转，相对关系比较复杂，从而导致绕月卫星的热变化巨大。而我们只能给嫦娥1号穿一件“衣服”，不能换。这件“衣服”要做到热的时候不热，冷的时候不冷，这是个难题。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。
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时间：2024-12-03 08:05
10月24日18时05分，在西昌这个被称为“月亮女儿的故乡”的地方，长征三号甲运载火箭托举着嫦娥一号卫星顺利升空——“嫦娥”就这样开始了奔月之旅。
在嫦娥一号卫星飞向38万公里外月球的漫长旅途中，需要进行一系列高度复杂又充满风险的动作。
“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，那么我国首次绕月探测就*成功了。”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。
那么，这10个关节点所指的是什么呢？
关节点一：发射
将嫦娥一号卫星送上太空的，是被誉为“金牌火箭”的长征三号甲运载火箭。
综观人类探月史，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。
这次发射是长征三号甲运载火箭的第15次发射，迄今这一型号火箭的发射成功率为100％。此前，长征三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*成功，用这样一个“大力士”来托举在东方红三号卫星平台上研制而成的嫦娥一号卫星，再合适不过了。
在我国现有的3个航天发射场中，只有西昌卫星发射中心具备发射长征三号甲等大推力火箭的能力，而且这里纬度低、海拔高、气候宜人、交通便利，是发射各类地球同步轨道卫星的理想场所。
关节点二：入轨
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。
长征三号甲运载火箭在发射嫦娥一号卫星时，通过第一、二级和第*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。
在火箭起飞的第1249秒，*火箭第二次点火；第1373秒，*火箭二次点火发动机关机。第1473秒，星箭分离成功，嫦娥一号卫星进入近地点约200千米、远地点约51000千米、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。
关节点三：变轨
当嫦娥一号卫星在16小时轨道飞行一圈半后，10月25日下午，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。
10月26日下午，当卫星再次到达近地点时，卫星主发动机再次打开，巨大的推力使卫星上升到24小时轨道。
在24小时轨道上运行3圈后，卫星上的主发动机第三次点火，实施第二次近地点变轨，嫦娥一号卫星进入48小时轨道。这一时刻大约发生在10月29日。
这几次变轨都是通过卫星上的发动机使卫星加速。从理论上讲一次变轨就可以实现，但为了充分利用燃料，同时也为了方便地面控制，科学家把变轨逐步分解。
关节点四：奔月
在3条大椭圆轨道上经过7天“热身”后，嫦娥一号卫星将正式奔月。
10月31日，当卫星再一次抵达近地点时，主发动机打开，卫星的速度在短短几分钟之内提高到10．916千米／秒以上，进入地月转移轨道，真正开始了从地球向月球的飞越。
嫦娥一号卫星选择这样的奔月方式，有着3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。
关节点五：修正
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，嫦娥一号卫星需要飞行约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几千千米的位置误差。
在高速飞行的过程中，嫦娥一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。
关节点六：制动
11月5日前后，当嫦娥一号卫星到达距月球200千米位置时，需要进行减速制动，也就是“刹车”。只有这样，才能被月球引力捕获，成为绕月飞行的卫星。
这是实现绕月飞行的一个重要步骤：“刹车”晚了，卫星就要撞到月球上去；而“刹车”早了，则会飘向太空。“刹车”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，我国科学家已经突破了这一技术难题。
关节点七：绕月
嫦娥一号卫星的第一次近月制动，将发生在11月5日11时25分，从地月转移轨道进入12小时月球轨道。从这一刻起，嫦娥一号卫星成为真正的绕月卫星。
11月6日前后，嫦娥一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日前后，嫦娥一号卫星进行第三次近月制动，进入127分钟月球极月轨道。这是卫星绕月飞行的工作轨道。这个轨道为圆形，离月球表面200千米。
这时的嫦娥一号卫星，将向地面传回经过公众投票选出的30首歌曲。
关节点八：探测
建立月球工作轨道后，嫦娥一号卫星携带的“8种武器”将开始大显身手，为完成4大科学目标展开紧张而忙碌的工作。
如果不出意外，卫星所携带的CCD立体相机在11月下旬就可以传回第一张月球照片，这是绕月成功的重要标志。
干涉成像光谱仪、激光高度计、CCD立体相机将共同完成第一个科学目标，即获取月球表面三维立体影像；γ射线谱仪、X射线谱仪将携手对月球表面有用元素及物质类型的含量和分布进行辨析。
首次被应用到月球探测中的微波探测仪，将对月壤厚度和氦－3资源量展开探测；而由太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器组成的空间环境探测系统，将通过不间断地捕捉质子、电子和离子，对4万到40万千米范围的“地—月”空间环境展开探测。
关节点九：传输
按照科学家的通俗说法，这次为“嫦娥”买的是“单程票”。那么，一去不复返的嫦娥一号卫星，如何从38万千米外将探测数据传回地球？
嫦娥一号卫星携带的传输天线有两部：一部是定向天线，方向始终对着地球上的接收天线；一部是全向天线，也就是没有固定方向的天线。
巨大的空间衰减、时间延迟，使得地面接收月球探测数据的技术难度大大增加。地面应用系统为此专门建造了两座被称为射电望远镜的大口径天线：一座在北京密云，天线口径达50米；一座在云南昆明，口径达40米。
两座大口径天线像一双巨大的眼睛，时刻注视着嫦娥一号卫星的一举一动，把卫星传输来的信息全部收集起来。
关节点十：研究
嫦娥一号卫星历经千难万险获得的数据十分珍贵。能否充分利用好这些数据，将决定着探月活动价值的高低。
传到地面的数据将被送到设在北京的地面应用系统总部，进行预处理。完成预处理的数据，将由地面应用系统组织更多的科学家和技术人员进行进一步的研究和处理，得出最新的研究成果或科学发现。
国家航天局宣布，嫦娥一号卫星获得的许多数据将完全公开，供全世界的科学家研究分享。土生土长的中国“嫦娥”，将为人类的航天事业作出自己的贡献。
