探月征程——嫦娥和玉兔的这一路(1)

3 银河比邻星 3周前 151次点击

看这个标题,又是嫦娥又是玉兔的,怎么个开头好呢?哦,说到嫦娥那是不是还得有咱们的男一号--后羿同志呢?那现在开始了哈。话说在很久很久以前,天上有十个太阳...... HH,看到此处,相信聪明的你一定猜到了前面那番胡言乱语实乃虚晃一枪。好了,玩笑就先开到这里,咱还是说回点正经的吧。 话说历史上的今天,2004年1月23日,那是嫦娥探月工程正式启动的日子。等下,说到这里,不知道是否有人会想:“咱们不是有飞得更远的天问计划吗?”话是这么说,但这看似只是向深空迈出了一小步的探月工程,实际上为后来能走得更远打下了坚实的基础。正是有了嫦娥工程一步一步的成功,才会有后面天问一号和祝融号的绕、落、巡这三步并作一步走。嫦娥工程实为我国深空探测的开端与奠基。虽或许在天问计划的映衬下,嫦娥工程未必能让人如此澎湃。但只有回望我们走来的这一路,把一路上所积累下的经验和教训沉淀下来,化作给后续前行指引航向的亮光,才能让接下来的路走的更稳。今天就借着这个在我国深空探测史上有重要纪念意义的日子,让我们共同回望嫦娥、玉兔走过的这一路吧。 第一篇 梦的开端 千百年来,每缝晴朗的夜空,抬头仰望那时而似一弯峨眉,时而如一面玉盘的月亮,不知多少文人墨客为其留下过令人赞绝的诗篇?。或欢乐,或忧愁,或澎湃,或缠绵。亦不知曾勾起多少人的思绪,唤起多少人的遐想。那嫦娥奔月的传说,更是历经岁月长河而代代相传。中华文明对这阴晴圆缺而又周而复始变化着的月亮,乃至苍穹的点点繁星,好奇心亦从未中断。随着神舟飞船的上天,嫦娥工程的启动,这股源动力不断将这原本只停留于脑海中的想象,化作丰富的探索成果,并激励着我们向那未知的深处不断前行。而嫦娥工程所积累下的宝贵经验,更是为后来那走得更远的天问计划奠定了坚实的基础。今天,就让我们回望这一路的历程,循着嫦娥的足迹,从这中华文明迈向地外天体的第一步说起。 早在1994年,科学家们就完成了第一份完整的月球探测可行性报告,提出分阶段发展设想和首颗月球卫星的初步方案。。1998年,在国家863计划支持下完成了月球探测发展战略研究。2000年,我国发布首部《中国的航天》白皮书,将开展深空探测确立为未来发展方向之一,探月的梦想也被写入国家文件。 在综合国力、科技水平和国家发展战略的支撑下,2004年1月23日,农历大年初二,就在这个大家还在欢度农历新年的日子,国务院正式批准绕月探测工程立项,并在同年2月将其命名为“嫦娥工程”。 开工条件已经具备了,但是这第一颗探月卫星--嫦娥一号,又该如何制造呢?航天专家们经过仔细研究与探讨,最终决定采用成熟的卫星平台,再装上环月所需的设备,这样就能在短时间内以较低的成本实现。大致方向虽然已经确定,然而卫星的制造,还需要解决下面这些难题。 首先是卫星平台的选型。考虑到嫦娥一号需要在飞行途中多次变轨,必须具备充足的轨道机动能力。最终以成熟的东方红三号卫星平台为基础,经适应性改造。确定星体为立方体,两侧各有一个太阳翼,工作寿命为1年。 接下来便是需要解决三体定向问题。一般的人造地球卫星只需要同时进行二体定向,其中卫星的太阳翼对准太阳,以保证获取足够的太阳光照并产生足够的电能。而卫星上的有效载荷则对准地球,以完成遥感或是通信任务。但嫦娥一号的探测目标是月球,不但需要保证其所携带的科学仪器对准月球,太阳翼对准太阳,同时还要将卫星的定向天线对准地球,使得探测器可以在限定的时间内把自身的工作状态信息和科学仪器的探测结果及时地发回来。 另外,科学工作者们还必须赋予嫦娥一号一双观察月球的“眼睛”。先看看人造地球卫星是怎么做的吧。由于地球大气层内有稳定的红外辐射带,其始终以一个完整的圆盘状呈现,且无论辐射强度还是圆盘直径的变化都很小,又比太空温度高很多。利用这样的特性,人们为人造地球卫星研制出红外地球敏感器,利用探测红外光谱来获得地球的地平信息,经过进一步的处理可以得到卫星姿态数据,这就是人造地球卫星用于观察地球的“眼睛”。但是月球没有大气层,自然就没有稳定的红外辐射带,所以这个方案用在月球探测器上就行不通了。 事情进展到这里,先前人造地球卫星的相关经验似乎就没法帮上什么忙了。那怎么办呢?还好,科学家们经过分析月面的不同物质以及不同地形的反射特性,发现月球具有稳定的紫外线辐射。这属于月球虽然对你关上了一扇窗,但是还很大方地给你留了个后门!因此,嫦娥一号团队决定采用紫外敏感器作为“眼睛”来观察月球并用于确定探测器自身的姿态。 “眼睛”是有了,接下来就是得为探测器准备一套“衣服”。通俗、风趣一点来说是“衣服”,高大上一点的说法其实应该是一套热控分系统。人造地球卫星一般只需要把内部温度保持在零下10℃到零上45℃即可。但是月球的环境跟地球附近的无法相提并论。由于月球表面并不存在大气层,受太阳的影响也较大。就那冰火两重天的表面温度,懂的都懂。当有太阳照射的时候,月球表面可达到约130℃,而同时另外一边的背阴面可能只有大约零下190℃。所以探测器飞往月球途中以及绕月飞行过程中会受到太阳、月球等的影响,外部环境非常复杂。嫦娥一号上搭载了很多有特殊热控要求的仪器,对热控制的要求极高。为了保证各探测仪器工作正常,科学家专门为探测器量身定制了一套新型热控分系统,在热环境下可实现散热,在冷环境下又可以保暖。 说到太阳,还有另一个问题,就是能让不少人看得很爽的月食。特别是月全食,不仅让月亮在地球观测者眼中呈现出古铜色,条件良好的话一次月食可观测的时间窗口也比较长,这样的月亮在会拍摄的人那里也能很出片。但是对于在月球附近工作的探测器而言,就不是什么好事情了。嫦娥一号由其太阳翼吸收太阳能给蓄电池供电,但当探测器进入月食范围内,太阳翼无法供电,只能让蓄电池自个儿顶上,同时探测器温度会迅速下降。探测器的设计寿命为1年,在此期间其不可避免地会经历两次月食,每次持续3小时左右。为了解决月食对探测器的影响,当其进入月影时,各分系统都会进入最小工作模式以减少耗电。出月影时,在功率许可的情况下,地面控制组需要调高热控分系统的补偿加热功率以保证探测器尽快升温。 最后,探测器要飞往月球并成为环绕其飞行的卫星,必须用大推力运载火箭从地表加速摆脱地球引力,到达月球附近再利用探测器自身的发动机反向工作以降低相对速度,也就是刹车,进入月球轨道开始绕月飞行。在综合考虑了地球引力、月球引力以及经济性等条件后,专家们最终选用了长征三号甲作为嫦娥一号的运载火箭。 当一切都准备就绪,在2007年10月24日18时05分,西昌卫星发射中心,随着01号指挥员那铿锵有力的倒计时从10数到1,一声“点火”指令,长征三号甲运载火箭带着嫦娥一号飞向苍穹。其通过第一、第二级和第三级的第一次点火,先将嫦娥一号送入近地轨道,并在此滑行飞行一段时间。在火箭起飞20分49秒时,三级火箭第二次点火,并在124秒后发动机关机。关机后100秒,星箭分离成功,嫦娥一号进入近地点约200千米、远地点约5.1万千米,运行时间16小时的大椭圆轨道,专业的叫法是调相轨道,成为一颗绕地球飞行的卫星。 火箭的使命已经顺利完成,但将嫦娥一号送入这个近地点200千米,远地点5.1万千米的轨道,已经是长征三号甲的极限了。火箭只能送这一程,后面的路,还得咱们勇敢、刚毅、不畏艰险的先驱者嫦娥一号自己来走。好吧,我承认前面那些莫名其妙、语无伦次、乱七八糟的形容词是我乱编的。 嫦娥已经启程,接下来的事情,就让我们流贷下篇继续吧。 本楼来自:智慧人生开发板
共 2 条评论
0 
你说的话题太高大上了,接不住
银河比邻星 [楼主] 3周前
0 
没关系的哈。主要前几天在这里说过会发的,总不能说话不算数不是
添加一条新评论

登录后可以发表评论 去登录