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“嫦娥”的“刹车片”:奔月路上调整轨道的功臣

 

CCTV.com  2007年11月09日 08:41  来源:CCTV.com  
专题:中国脚步:从地球到月球

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    现代"嫦娥"奔月约经历114个小时和四个阶段过程:即调向轨道,地-月转移轨道,月球捕获轨道、环月轨道四个阶段。卫星能否顺利到达目的的,它的飞行安全是个大问题。

    从地球起飞的嫦娥一号卫星在地月转移轨道上经过4天多的"长途跋涉",终于来到了距月球约4000公里的近月点。而此时的卫星,却处在"人生抉择的十字路口"。因为到达近月点后,卫星进入了以月球的月心为焦点的双曲线轨道。由于月球引力的影响,如果任由卫星在这条双曲线轨道上飞行,它将飞离月球,同时无法回到地月转移轨道而错过地球,通向未来的将是茫茫的宇宙深处。

    为了消除嫦娥一号卫星可能存在的"见异思迁"的"私心杂念",使其顺利进入环月工作轨道,专家们进行了大量的研究,制定了详细的控制方案和故障对策,为其设计了特殊的"刹车片":近月点的三次刹车。通过这三次刹车,卫星能顺利进入月球引力场,从而被月球捕获,而其轨道也逐步由周期为12小时的环月椭圆轨道转变成周期为127分钟的环月圆轨道。

    "三次刹车尤其是第一次刹车的过程,特别令人激动而紧张。因为嫦娥一号卫星一旦离开月球和地球而飞入遥远的太空,就再也回不来了,这意味着绕月探测的失败。"杨维廉认真地说。

    经过刹车和其他控制措施,嫦娥一号卫星此时在高度约为200公里、周期约为127分钟的极月圆轨道上运行。对这一轨道的选择,主要基于获得月球三维立体影像这一科学探测目的的考虑。嫦娥一号卫星的任务是尽可能地对全月进行探测,特别是对月球南北两极的探测,同时考虑到对月面探测的覆盖面积要求,使得卫星携带的CCD立体相机一个月之内可以对月球(极区除外)覆盖一遍,微波遥感覆盖两遍,以及两个月内干涉成像光谱仪可以对月球(极区除外)覆盖一遍。上述极月轨道正好满足了这些要求,并有效地利用了月面上的光照条件,使嫦娥一号卫星能够顺利地完成任务。

    但是,由于月球物质分布不均匀,有些地方的密度特别大,这种质量分布极端异常的情况使月球上存在着复杂的引力场,加上其上空没有大气层,嫦娥一号卫星也会经常寻找"舒服"一些的地方,从而使自己所受的干扰少一些。此时,极月圆轨道将变为偏心率较大的椭圆轨道。专家们通过计算和分析,如果任由其"安逸"下去,嫦娥一号卫星的环月飞行轨道一年内将下降约100公里。

    为了避免其"偷懒",专家们为嫦娥一号卫星另外加上了"刹车片":轨道调整。在周密计算的基础上,专家们决定每50天对嫦娥一号卫星进行一次轨道调整,使其保持在高度为距离月球表面200±25公里的范围内。这样,嫦娥一号卫星就可以稳定地运行在预定的轨道上,欣赏"嫦娥"的美好娇容。

    中国航天报社记者  陈全育

责编:何伟

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