中新網(wǎng)10月1日電 嫦娥二號繞月探測衛(wèi)星10月1日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。據(jù)嫦娥二號衛(wèi)星總設計師黃江川介紹,嫦娥二號衛(wèi)星將完成的一系列高難度復雜動作中,存在著諸多風險,并且風險的難度系數(shù)相比于嫦娥一號衛(wèi)星要大得多。
能否順利進入地月轉移軌道入口,是嫦娥二號衛(wèi)星面臨的第一個風險。根據(jù)地球、月亮、太陽的運動規(guī)律,衛(wèi)星進入地月轉移軌道的窗口時間非常短,如果星箭分離時衛(wèi)星沒有準確進入地月轉移軌道入口,那么就需要對衛(wèi)星軌道進行調(diào)整,會使衛(wèi)星上的燃料提前消耗,如果偏差過大,就將影響后續(xù)任務的執(zhí)行。
嫦娥二號衛(wèi)星面臨的最大風險是能否精準“剎車”,即衛(wèi)星通過近月制動能否被月球重力場捕獲。
“在近月制動點的時候,衛(wèi)星對于月球來說實際上處在非閉合的軌道上,如果不及時剎車,這時衛(wèi)星就不能成為月球衛(wèi)星!秉S江川一邊介紹,一邊用手勢劃著軌道的曲線,“如果剎車不夠,衛(wèi)星仍然會飛出了月球的引力范圍,而不被月球捕獲,從而不能環(huán)繞上月球!
從理論上說,可能幾個月甚至半年之后,技術人員將有機會使衛(wèi)星重新被捕獲。“但到那時候,我們就要幾乎耗盡所有的燃料來控制衛(wèi)星回到月球,而此時可能的代價是衛(wèi)星重新回到月球后已經(jīng)沒有了燃料或者只有很少燃料,后續(xù)的科學任務就沒有辦法完成。”衛(wèi)星副總設計師王曉磊對這個問題也有很精確的理解。
所以第一次近月制動至關重要,剎車成功的話,衛(wèi)星會處在近月點200公里、遠月點8000公里左右的橢圓軌道上。這時候衛(wèi)星就是月球衛(wèi)星了,它已經(jīng)不可能跑出月球的引力范圍了。
然而在黃江川看來,第一次近月制動還存在著另一種風險:如果“剎車”力量過大,衛(wèi)星就會撞上月球,其后果同樣不堪設想。
嫦娥二號衛(wèi)星的一個特殊任務是從100公里的圓軌道過渡到近月點15公里、遠月點100公里的橢圓軌道。這一動作一方面將驗證衛(wèi)星的測定軌技術,另一方面也對后續(xù)工程的備選著陸區(qū)進行高分辨率成像。這使衛(wèi)星再次面臨巨大的風險。
地月運動的規(guī)律是這樣的:月球運轉的自轉周期,和它繞地球的公轉周期一樣都是近一個月的時間,所以在地球上始終只能看到月球的一面,另一面則永遠無法看到。嫦娥二號衛(wèi)星要成像的備選著陸區(qū)在月球的正面,就是月球朝著地球的一面。那么要實施近月點15公里、遠月點100公里的軌道變軌,讓這個軌道的近月點正好在備選區(qū)域的話,衛(wèi)星就必須在月球無法朝著地球的那一面變軌。
而此時,地面的遙測信號無法進行傳遞,衛(wèi)星是不可人為干預和控制的,只能依靠衛(wèi)星上已經(jīng)設置好的自主控制程序進行!斑@一點,相比于嫦娥一號衛(wèi)星來說,嫦娥二號衛(wèi)星的風險大大提高了。”黃江川不由自主地加重了語氣。
在衛(wèi)星自主控制程序運行時,如果發(fā)動機點火不成功,那只能等待下一月變軌的機會。而如果點火過了的話,衛(wèi)星將面臨致命風險。
同時,如果點火時間過長,造成衛(wèi)星軌道低于15公里!按藭r衛(wèi)星的飛行速度是每秒2公里左右,即使每秒米級的誤差,就可能撞上月球!秉S江川介紹道。根據(jù)人類現(xiàn)有月球探測數(shù)據(jù),月球上最高的山在1萬米(即10公里)以上。如果衛(wèi)星點火的時機不對,就會加大衛(wèi)星撞上高山的可能性。
嫦娥二號衛(wèi)星驗證的工程任務內(nèi)容很多,很繁重,往往是一環(huán)扣一環(huán),因此要協(xié)調(diào)好它們之間的關系,要進行得十分精確。比如說,近月點15公里、遠月點100公里的橢圓軌道變軌,實際上有多重目的在里面,除了驗證軌道機動技術以外,還要對月球指定區(qū)域進行高分辨率成像,同時還要進行X頻段測控體制方面的驗證。這些任務的密度非常大。
因此,技術人員能否對衛(wèi)星進行精準操作,構成了衛(wèi)星的另一重風險。為了規(guī)避操作上的風險,確保嫦娥二號衛(wèi)星的安全,衛(wèi)星型號隊伍提出了“操作零缺陷”的要求。
“還有一種風險來自月球具有的特殊空間環(huán)境。”黃江川所說的特殊空間環(huán)境主要是指月球表面的物質(zhì)分布非常不均勻,造成月球不同區(qū)域的重力場并不一樣。因此,衛(wèi)星在軌運行期間,其軌道要經(jīng)常進行維護。
此外,太陽每11年左右都有一個活躍期,會形成太陽風暴。這對衛(wèi)星會造成多種效應影響,如果嚴重的話可能造成電子元器件或者設備損壞。在嫦娥二號衛(wèi)星在軌運行的預定時間內(nèi),正好臨近太陽風暴活躍期,衛(wèi)星也將面臨這方面的挑戰(zhàn)。
黃江川介紹,技術人員在產(chǎn)品設計和研制過程中已經(jīng)考慮到了太陽風暴的可能危害,并做了一些抵抗性試驗,加強了衛(wèi)星這方面的抵抗能力。在太陽風暴來襲的時候,或許衛(wèi)星會出現(xiàn)一些臨時性的故障,這對其飛行會帶來一定的威脅,比如說會迫使衛(wèi)星轉入安全模式,這時就要利用地面設備發(fā)出指令,讓衛(wèi)星重新回到工作狀態(tài)。
“嫦娥二號衛(wèi)星設計了周全的硬件、軟件抵抗措施,具有很強的抵御能力,相信一定會順利渡過危險時段!秉S江川堅定的語氣中飽含自信。(陳全育)
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專題:嫦娥二號發(fā)射 |
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