“嫦娥”再次奔月知多少

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  共和国的六十一岁生日,酒泉卫星发射基地,随着一声神圣的“点火”命令,运载火箭发出震撼人心的轰鸣,伴随着全国人民的欢呼雀跃,徐徐升空。如同神话传说中的嫦娥奔月一样,“嫦娥二号”的探月之旅,激起了人们许多遐思和好奇。
  
  “嫦娥”远嫁带着百姓期望
  
  月球离我们38万千米,为何花这么大力气探测月球?除科学意义外,这还与老百姓的日常生活息息相关。
  月球高真空、低重力环境,能生产塑性良好的合金材料和超高纯金属、单晶硅、特殊的光导纤维和高纯度药品等。月球上特有的能源和矿产有待于开发利用。目前的核聚变反应,主要以氘和氚为原料,而氘氚反应产生大量放射性强的中子,污染环境,危害健康。而氦的同位素氦一3,在核反应时几乎不产生放射性污染,是未来的理想能源。月球上蕴藏的氦-3最多达500万吨,可供人类使用万年以上。月球上太阳能辐射量每年可达12亿千瓦。建立月球太阳能发电站是获取新能源的理想途径。
  探月工程还能激发年轻人探索宇宙的科学热情。最为现实的是,航空航天事业飞速发展可扩大相关领域的就业。
  
  为“三妹”下嫁踏路踩点
  
  “嫦娥二号”的主要任务,是为下次发射的“嫦娥三号”所携带的月球车“软着陆”巡视踩点。若称“嫦娥三号”为“三妹”,“嫦娥二号”则是“二姐”了。
  继“嫦娥二号”之后,我国将研发“嫦娥三号”探测器直接登月,探测地月空间与月表环境,实行以月球为基地的天文观测等。
  从2003年起,月球车就在上海研制,现技术日益成熟。在月球上行走可不像在地球上那样简单。月球日夜温差达300%以上,最热时达150℃,最冷时-180℃,而且,月球重力是地球的1/6,昼夜更替时间长。这对于月球车的材料和电控系统都是不小的考验。
  目前,新脱胎的月球车模样可爱,长长的“脖子”,宽大的“双翼”,有六条灵活多变的“大腿”。它高1.5米左右,细长“脖子”上的CCD相机是它敏锐的“眼睛”,能吸收太阳光的“双翼”是主要能量来源,六条转轮摇臂式“大腿”伸缩自如,能够适应复杂路况行走。
  月球车可爬越30度斜坡,跨越25厘米高的障碍。它配备一套自主的视觉导航系统,由CCD相机观察前方3米以内的地貌,绘制出“交通图”,选择行进路线,躲避障碍物。同时,地面控制系统还可以对探测器进行遥控行走和“手臂”操作等。
  
  哪台“花轿”送“嫦娥”
  
  人类迄今进行的100余次探月,成功率仅为50%,问题大都出在火箭上。为确保万无一失,这次运送嫦娥的“花轿”——运载火箭的推力更大,运行速度更快,进入轨道的精度更高。
  “嫦娥一号”发射时,是慢慢地调整轨道,到达月球用时超过13天14小时,行程206万千米。而这次是直接向月球发射,用4天多时间完成38万千米之旅。实现这一目标,离不开成熟的火箭发射技术。
  发射卫星就像投篮一样,力量要把握得恰到好处。力量大了,卫星有可能撞上月球;力量小了,可能与月球擦肩而过。因此,火箭选择要慎之又慎。发射“嫦娥二号”的运载火箭是“长征三号丙”。它的运载能力更大,自2008年首飞以来,发射成功率为100%。
  
  “嫦娥”与月球“亲密接触”
  
  同样的距离,不一样的路。如果将“嫦娥一号”13天多的“奔月”之路比作“国道”,那么“嫦娥二号”就是在“高速公路”上奔跑,使测控工作也变得非同寻常。
  “嫦娥二号”升天时,3艘“远望”测量船列阵大洋,不断地向太空发送和接收弧线漂亮的电磁波,像伸出一只看不见的巨型手臂,牵着“嫦娥”凌空而飞,进入环月轨道后,择机到达100千米×15千米的椭圆轨道。这就是说,卫星距离月球最近时仅15千米,相当于地面上15000米高空飞行的飞机。
  卫星飞到月球背面,地面无法监视其状态,加上月球表面有许多6~7千米高的山峰,若控制不好,卫星存在撞月的危险。风筝高飞线在手。专家根据可能发生的火箭入轨异常、变轨未成、发动机失灵等106类故障,制定了153种处理对策,确保万无一失。
  “嫦娥二号”担负着验证“嫦娥三号”的关键技术——X频段的任务。x频段属于频率相近的一类电磁波,是国际深度空间探测技术的发展趋势,其测控资源更丰富,测量轨道精度更高,能使相应的星载设备小型化,利于飞行器飞得更远。
  
  更清晰地看到月亮的“脸”
  
  “嫦娥二号”此行的一个重要任务,是“睁大眼睛”拍相距15千米的月球。
  图像信号收集、处理和传送设备,是卫星的“眼睛”。“嫦嫦二号”将“嫦娥一号”原有仪器设备由8种改为7种。尽管取消了原有的干涉成像光谱仪,但对激光高度计、x射线谱仪等进行了适应性改造,实现了功能升级。
  “嫦娥一号”是到了近月轨道才打开拍摄设备,而“嫦娥二号”则是一边奔月一边展开,以便更好地探测地月空间环境。
  随着仪器设备的改进,“嫦娥二号”的数据接收任务也发生重大改变。“嫦娥二号”发射的第二天,北京密云和云南昆明两个地而接收站分别用口径为50米和40米的天线,立即接收卫星发来的图像信号,呈现给大家一张更清晰的月亮“脸蛋”。
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