这是本系列的第二篇。上回说到，长征三号甲运载火箭将嫦娥一号送到了近月点约200千米、远月点约5.1万千米的椭圆形轨道上，完成了它的使命。那么接下来嫦娥一号该如何继续前进，本次探测又取得了哪些收货？下面，就让我们的思绪与探测器一道，继续前往月球一探究竟。 第二篇 新手上路 嫦娥一号在这个16小时的轨道飞行一圈半后，地面注入指令，卫星上推力为50牛的调姿发动机开始点火。大约4分钟后，推力为490牛的主发动机点火并实施变轨，将嫦娥一号的近地点抬高至约600公里。此次变轨表明卫星推进系统工作正常，也为随后的近地点变轨奠定了基础。 接下来的几天，嫦娥一号又进行了两次近地点点火，先后把远地点高度提至7.2万及12.1万千米，轨道周期也由原先的16小时先后变为24和48小时，为地月转移做好准备。 10月31日17时25分，经过8圈绕地飞行，嫦娥一号来到了地月转移轨道的入口，490牛发动机点火。783秒后，第三次近地点加速控制完成，探测器启程飞向月球，并在114小时后到达月球捕获点。 11月4日，距离第一次近月制动只剩10小时。就在这时，飞行控制中心的工作人员发现定轨误差突然开始变大，轨道精确度下降。也就是说，就在这即将开始刹车的紧要关头，嫦娥一号突然开始偏航了。怎么回事？经专家组对定轨数据多次复核计算，原来在地月转移轨道修正控制过程中，需要将卫星从太阳定向模式调整为恒星定向模式，而这一姿态调整需要卫星姿控发动机喷气来完成，正是这个过程中发动机喷气产生的速度增量对轨道产生了影响。 太阳定向以太阳光作为姿态测量基准，利用太阳敏感器的测量信息使航天器的某一轴始终指向太阳，航天器相对太阳保持姿态稳定。恒星定向则以恒星位置作为姿态测量基准，利用星敏感器的测量信息，使得航天器相对于惯性空间保持姿态稳定。也就是航天器自带一个宇宙星图，到了空间环境中用星敏感器对着星空拍照，把拍到的照片跟自己的星图对比，以此确定自身的位置和姿态，并相对银河系里的恒星保持稳定。太阳定向一般用于巡航阶段，而在需要高精度指向的情况就得使用恒星定向了。 当嫦娥一号接近月球时，速度虽然已经比进入地月转移轨道时降低了很多，但仍达到了每秒2.4千米。这个时候就得“刹车”了，专业的叫法是近月制动。随着卫星逐渐接近月球，月球的引力会使得嫦娥一号加速。就像从高处掉落的石头，速度会越来越快。要是不进行“刹车”，嫦娥一号可能直接飞出月球引力范围的边界，跟月球擦肩而过，搞不好直接被月球引力给加速，把“近月制动”整成“引力弹弓”，从而直接摆脱地球引力影响的范围，成为一颗绕太阳运行的人造行星。要是“刹车”踩太狠了，那卫星就会一头撞月球上，“先驱”直接成“先烈”了。这活难度可不小，在近50年的人类探月史上，可是只有大约一半的成功率。何况咱们这还是第一次，那就相当于新手司机要进行高难度操作。为了降低风险，决定采取3次制动方式，逐步降低环月轨道高度。 11月5日10时15分，飞行控制团队将反复计算的变轨控制参数注入卫星。为确保准确无误，又把数据传回并再次核对。10时40分，嫦娥一号调姿发动机点火，启动制动姿态。11时15分09秒，主发动机准时开机，达到预定速度增量后正常关机。开机时长约21分20秒，与理论计算一致。根据飞控定轨结果标定，第一次近月制动成功，嫦娥一号被月球引力捕获，进入12小时绕月椭圆轨道，中国人终于有了第一颗属于自己的环月卫星。 次日11时35分，嫦娥一号进行了第二次近月制动，卫星进入了绕月3.5小时小椭圆轨道，在这个轨道上运行了7圈，一切正常。 11月7日8时24分，嫦娥一号第三次近月制动，最终进入了127分钟绕月极轨道。这个轨道接近圆形，距离月球表面200千米。此时的嫦娥一号，终于进入了科学探测的工作轨道。 探测器总算可以开始干活了。11月20日16时49分，地面控制嫦娥一号光学成像系统启动，立体相机开机，并开始把拍到的照片发回地球。随着传回的图像一帧一帧地拼接起来，随着月球表面那起伏的各种地貌、形状各异又深浅不一的撞击坑显现出来，许多专家都当场落泪。利用嫦娥一号所拍摄的照片，我国第一次发布了高精度全月图，分辨率达120米，是当时世界上公开发布的全月图中精度最高的。 除了宝贵的月面图像和科学探测数据，嫦娥一号发回的还有32首精心挑选的音乐。2006年7月，曲目征集活动在全国公开举行。经过大众的推荐以及评委会的评选，《梁山伯与祝英台》、《爱我中华》等30首歌曲入选。另外，国歌《义勇军进行曲》和东方红一号卫星曾在太空奏响过的《东方红》因有着特殊地位，也被安排上了。通过探测器的天线把信号回传地面，地面站接收后再将其处理成数据文件，即可利用播放设备将其播放出来。 在正常工作两个月之后，嫦娥一号即将面临一个在设计寿命中会碰到两次的“挑战”。之前提过的，就是月食的问题。大部分航天器都是靠太阳能发电的，当其进入地球的阴影里就意味着失去能量来源，航天器就无法正常工作了。还有一种更坏的情况，就是月球的阴影和地球的连上了，或二者间隔时间很短而来不及充电，卫星的蓄电池电能耗尽，卫星就可以提前被宣判“死亡”了。 对于嫦娥一号而言，在正常模式下卫星的能源系统无法提供5小时的连续供电。另外，卫星在月食的阴影中将直接面对太空零下270℃的低温环境。这就导致在经历月食后，卫星设备的温度会大幅降低，某些外部设备甚至会降至零下190℃，很多设备的最终降温结果将超出其工作所能允许的最低温度。受地球自转及月食发生时刻的影响，在月食过程中，国内的测控站也无法全程跟踪和控制卫星，为顺利度过月食所做的很多状态调整只能靠卫星自主完成。要是这期间出了什么差错，也无法得到地面的修正。因此，在环境温度较低的条件下需要无差错执行每项指令、稳定工作，对卫星也是个严峻的考验。 难题是存在的，办法也是有的。既然打不过，咱躲总躲得起吧。经过分析与设计，专家组决定提前一段时间给嫦娥一号挪个位置，争取把月食的影响时段尽量缩短。 说起来容易，但在实际操作中需要做到尽量节省卫星的燃料，避免轨道调整太大而对科学探测产生影响，在这样的前提下还要保证调整所能起到尽量好的效果，难度还是挺大的。 2008年1月27日23时50分48秒，飞行控制中心控制嫦娥一号发动机工作60余秒，使卫星轨道抬高近2000米。2月21日，接受考验的时候到了。在控制中心操作人员的不懈努力下，探测器完全进入地球本影的时间从原本的近4小时缩减至2小时左右，而探测器与地面中断联系的时长则约为4小时。工作人员原本预计探测器在零下100℃以下的低温情况下会消耗六成电量，但实际仅消耗了四成。嫦娥一号也安全度过了这次月食。看来，咱嫦娥姐姐还是挺抗造的嘛。 在绕月探测期间，嫦娥一号上所搭载的伽玛射线谱仪、X射线谱仪和干涉成像光谱仪还给月球做了详细的“体检”，探测了月球表面化学元素以及物质成分。其中伽玛射线谱仪获取了铀、钍、钾这三类重要化学元素的全月球分布和含量，以及镁、铝、硅、铁、钛这五类化学元素在局部区域的分布状况及含量。 另外，嫦娥一号还评估了月球上氦-3资源的含量。美国阿波罗载人登月计划和前苏联的探月计划的测算结果为月球上氦-3总含量有100万到500万吨，数字跨度很大。通过嫦娥一号所搭载的微波探测仪所获得的数据，科学家推算出月壤平均厚度为5到6米，月壤中氦-3的含量接近100万吨。 在完成全部探测及科研任务后，嫦娥一号累计飞行494天、5514圈，比设计寿命超出4个月。2009年3月1日，嫦娥一号以撞击月球这一方式结束了其使命。 16时13分，飞行控制中心对其发出了最后一条指令，实施撞月制动，将嫦娥一号送入撞击轨道。经过37分钟的减速，探测器受控撞击月球丰富海区域。其撞击点位于南纬1.50度、东经52.36度。嫦娥一号以这种悲壮而又绚烂的方式结束了一生。 至于为何要采用这种方式，一是避免在月球轨道上留下航天器的残骸，防止“太空垃圾”碰撞未来的航天器，这也是国际领域月球探测器普遍采用的方式。另外，这样做可以观察深度撞击后月壤的变化，以寻找月壤深处水的证据。 嫦娥一号探测器的绕月工程完成后，我国对包括月球南北两极在内100%覆盖的全面月面高精度影像数据进行研究分析，并首次向国际天文学联合会（IAU）提出了月球地理实体的命名申请。2010年8月，IAU批准了毕昇、蔡伦和张钰哲3个撞击坑的命名，实现了我国探月工程科学应用成果在月球地理实体命名上零的突破。 本篇内容就到这里，这次对月球的探索也告一段落了。有了这一次的成功，下次我们是否该更进一步了呢？跟这一次又有哪些不同？咱们就流贷下次继续吧。 本楼来自：智慧人生开发板