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嫦娥二号,150万公里外的华彩“谢幕”

时间:2011-8-31
 

压题照片:嫦娥二号卫星飞往日地拉格朗日L2点示意图

  “已经到达了我国人造航天器迄今为止最远的深空。”北京时间8月25日23时27分,经过77天太空飞行,卫星上4台10N推力器点火,经过约3分钟工作,嫦娥二号准确进入其拓展任务的目的地——距地球150万公里的日—地引力平衡点即“第二拉格朗日点”(L2点)环绕轨道,并计划在轨飞行至明年年底。“由于是环绕飞行,其轨道最远端距地球有172万公里。”北京航天飞行控制中心嫦娥二号任务测控系统副总设计师周建亮说。
  “这是我国第一次进行一次发射、执行多个任务、多个目标深空探测的有益尝试。就嫦娥二号任务本身来讲,她不仅是圆满完成任务,而且是超额完成任务。”中国探月与航天工程中心主任、探月工程副总指挥吴志坚这样评价嫦娥二号。
  “嫦娥二号拓展试验成功,证明了中国航天不仅有能力将航天器送入月球轨道,而且还能使其飞离月球,并在世界上第一次成功实现了从月球出发探测日—地引力平衡点的航天活动。”中国探月与航天工程中心探月二期工程总体部副部长刘彤杰说。
  自去年10月1日国庆之夜发射以来,嫦娥二号的表现可谓惊艳,她用完美的表现不断刷新着中国航天的一个又一个纪录。
  嫦娥二号还有多少“余力”?
  今年5月底完成全部月球探索任务后,嫦娥二号选择了飞向深空这个风险最大,也最具挑战性的“谢幕”方式。
  嫦娥二号还有没有“余力”完成新任务?又经过了近三个月飞行,她的近况如何?
  在飞离月球之前,经专家测算,嫦娥二号要飞往L2点并环绕飞行至明年年底,其所携燃料几乎已经没有余量。因此,科学家们为嫦娥二号设计了一条用最慢速度飞往L2点的低能量转移轨道,以避免“猛踩油门”离开月球和到达L2点绕飞轨道时“猛然刹车”所造成的双倍燃料消耗。“嫦娥二号此行最低速度只有每秒31.7米,也就是每小时114公里。对于航天器而言,速度已经非常低了——火箭将嫦娥二号送入地月轨道的速度大约是每秒11公里,是现在的300多倍。”周建亮说。
  周建亮解释说,在执行正式任务时,卫星携带的燃料需要有比较大的余量以应付各种意外状况,但嫦娥二号目前执行的已是额外拓展任务,燃料也会使用到极限。“由于测定轨道准确、飞行控制精确,原计划飞往L2点途中要进行的4次修正实际只在6月20日进行了一次,因此她目前的燃料状况比刚飞离月球时预想的要好——卫星剩余的有效燃料,还能提供130米/秒的速度增量,而从现在持续到明年年底的绕飞,需要96米/秒的速度增量,这样,嫦娥二号尚有大约30米/秒的速度增量余量。这是卫星完成任务的基本保障。”
  我们能否始终“牵手”嫦娥二号?
  即便燃料够用,在深入中国人此前从未“涉足”的遥远太空之后,我们在地面上还能否始终与其“牵手”?对于卫星而言,地面测控至关重要。
  目前卫星基本已经到达此行的最远距离,嫦娥二号的信号已经非常微弱了。”周建亮说,我国两大测控网之一的天文观测网在嫦娥二号探月期间是利用S频段和X频段进行双频段观测,但在深空,目前只能使用单X频段观测。而另一大测控系统航天测控网也已经将信号上行加到了最大发射功率。“通常设备、天线对卫星采用的是自动跟踪方式,但现在完全要靠地面预报卫星的位置,强行调整天线的指向完成跟踪。当然,我们还可以采用一些手段进一步提高测控能力。应该说,在如此远的距离,地面测控已经经受住了考验。”
  事实上,之所以选择让嫦娥二号飞往L2点,其最核心的价值,正是“深空测控”四个字。
  为什么要去“第二拉格朗日点”?
  嫦娥二号的新任务是在日—地“第二拉格朗日点”环绕飞行至明年年底。
  为什么是“第二拉格朗日点”?
  为让嫦娥二号有一个华彩“谢幕”,专家曾提出多种方案。吴志坚副总指挥说:“其一,按国际上通行的做法——像嫦娥一号一样受控撞月——没有新意;其二,继续环月飞行,这没有多少新任务;其三,飞回地球,为探月三期后续卫星返回地球积累经验,但通过对嫦娥二号燃料进行计算,卫星只能飞回近地,不能够模拟卫星再入大气层,因此无法获取气动热数据,科学价值和技术价值也不可能实现;其四,让它离开月球探测小行星,但由于目标比较单一,也放弃了;最后,专家选择了飞向‘第二拉格朗日点’。”

 
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