嫦娥二号探月分辨率增数倍 能拍下月球表面80%

　　9月29日，西昌卫星发射场消防队在进行演练。“嫦娥二号”卫星吊装完毕，测试正常，等待发射。秦宪安 摄

　　作为中国探月工程的二期先导星，嫦娥二号与她的“姐姐”嫦娥一号相比，共有以下改进和不同。与嫦娥一号相比，嫦娥二号距离月球更近，携带相机手掌大小，只有三四百克重，获取三维影像分辨率更高。另外，紫外敏感器增加拍图与传图功能，能覆盖月面80%以上区域。

　　1 技术验证 备选着陆区成像试验

　　嫦娥二号飞行期间，将开展6大技术验证：一是配合运载火箭，验证地月转移轨道直接发射技术；二是搭载轻小型化X频段深空应答机，配合我国新建的X频段地面测控站，试验X频段测控技术；三是验证距月面100公里近月制动的月球轨道捕获技术；四是验证100公里×15公里轨道机动与飞行技术；五是试验遥测信道低密度奇偶校验码（LDPC）编码技术，月地高速数据传输技术及降落相机技术；六是对备选着陆区进行高分辨率成像试验。

　　与嫦娥一号相比，嫦娥二号改进了有效载荷性能，提高了对月探测精度，完成4类科学探测，即获取更高精度月球表面三维影像，分辨率由嫦娥一号的120米提高至优于10米，同时还将探测月球物质成分、月壤特性以及地月与近月空间环境。

　　2 频段升级 为二期工程先期验证新频段

　　与嫦娥一号使用的S频段相比，嫦娥二号首次使用X频段，而X频段测控体制将用于探月二期工程，嫦娥二号先期验证。

　　目前，国内尚无星地X频段测控体制应用的实践，X频段深空应答机的研制涉及设计、器件和工艺等一系列难点，难点主要有两个方面：一是低信噪比下的载波捕获跟踪算法，二是小型化、低功耗设计技术。

　　为此，设计人员一是进行低信噪比下的载波捕获数字处理算法的仿真验证，采用数字基带处理技术，采用FPGA+DSP的框架，在保证精简电路同时，提高系统设计灵活性；二是单机、分系统联试及星地对接试验全面验证。

　　3 地月直航 直入地月轨道省7天

　　嫦娥一号由运载火箭送入绕地椭圆轨道，再用卫星自身推力进入地月转移轨道。嫦娥二号则是由运载火箭直接送入地月转移轨道，节省7天时间。

　　第二，近月制动点轨道高度由嫦娥一号的200公里，变为嫦娥二号的100公里。

　　三，环月轨道由嫦娥一号的200公里，变为嫦娥二号的100公里。

　　四，嫦娥二号将把轨道高度降低至100公里×15公里，对目标区域成像。

　　4 整星调整 轨道降低需修改飞行程序

　　与嫦娥一号200公里×200公里轨道不同，嫦娥二号的环月轨道调整为100公里圆轨道、100公里×15公里椭圆轨道。

　　相比200公里×200公里轨道，低轨道飞行会带来更大的红外热流和月球摄动影响，对轨道预报、轨道控制、测定轨精度提出更高要求，也对星上热控、供配电等分系统带来影响。在系统总体设计方面需调整飞行程序，在适应性修改方面需适应性调整设计飞行程序等。

　　针对轨道变化带来的难点和风险，嫦娥二号在设计和验证环节主要采取了5方面措施：一是模飞验证及星地无线联试；二是轨道设计专题控制；三是轨道第三方复核；四是系统充分协调沟通；五是飞行程序分阶段安排4次评审。

　　5 监视成像 相机手掌大小抗辐射

　　与嫦娥一号携带的CCD立体相机不同，嫦娥二号卫星安装了3台监视相机与一台降落相机。3台监视相机即490N发动机监视相机、定向天线监视相机及太阳翼监视相机。

　　太空中温度、辐射条件恶劣，相机可靠性安全性设计采用了诸多措施。相机通过系统优化设计可做到手掌大小，重量仅三四百克，集成了光、机、电、热等技术，能够承受卫星发射过程的强烈力学冲击，并能在恶劣的太空环境下使用。相机集成了自动拍摄、实时图像压缩等智能操作，具备“动静相宜”的拍摄能力，并能做到长寿命，高可靠。

　　嫦娥二号安装的降落与监视相机，可为其他航天活动的在轨监视提供重要的参考价值。该类相机在空间活动监视、深空探测、交会对接等领域有着广阔的应用前景。嫦娥二号携带相机获得图像，可为整星提供重要数据资料，利于成果展示和宣传。

　　6 导航控制 变轨当圈进入对月定向

　　嫦娥二号GNC产品在主要继承嫦娥一号的基础上，通过软、硬件的修改，实现了3大技术创新：一是通过紫外敏感器的软、硬件修改，实现了近月与环月的辅助导航；二是通过导航和控制（GNC）软件升级，实现了更加灵活的轨道控制，可以实现非测控区的轨道控制，并可在变轨后当圈进入对月定向；三是实现了载荷与敏感器互用，紫外敏感器增加了拍图与传图功能，能够拍摄月球的130米分辨率的紫外图像，并能覆盖月面80%以上区域。

　　历程

　　备份变先锋 嫦娥二号转身

　　我国首次月球探测工程于2004年4月16日立项，命名为嫦娥一号。同年12月20日，经中央专委决策增加嫦娥一号备份星，其与嫦娥一号飞行状态完全相同的正样产品于2007年全部研制完成。

　　2007年12月17日，在嫦娥一号卫星任务工程目标成功后，绕月探测工程领导小组确定：2009年或2010年发射一颗月球探测卫星，技术有所进步，有限经费。

　　根据该原则，探月与航天工程中心组织论证，并根据顺序命名原则，将备份星命名为嫦娥二号。

　　2008年6月24日，嫦娥二号卫星专题研究会召开，月球探测工程中心于次日组织补充论证会，提出嫦娥二号卫星作为试验星，以验证二期工程技术为重点。

　　中国空间技术研究院于2008年7月完成第二轮总体方案论证并上报探月与航天工程中心，嫦娥二号最终被确定为探月二期工程先导星。

　　嫦娥二号卫星与嫦娥一号卫星一同生产完成，最初它的身份是嫦娥一号的备份星，嫦娥一号成功后，它的身份逐步演变成了先导星。

　　任务

　　拍摄嫦娥三号预选着陆区

　　探月二期工程的先导星嫦娥二号卫星，飞行任务之一是验证软着陆关键技术，直入地月转移轨道，飞向月球的整个行程只需112小时。嫦娥二号卫星安装更多新装备，将要开展X频段深空探测技术试验、紫外导航试验、CCD相机高分辨率成像试验、月壤特性探测等试验项目。完成在轨测试和技术验证后，嫦娥二号还将对嫦娥三号预选着陆区虹湾进行拍照。

　　十大目标

　　六大工程目标

　　一 突破运载火箭直接将卫星发射至地月转移轨道的发射技术

　　二 试验X频段深空测控技术，初步验证深空测控体制，为嫦娥三号任务积累工程经验

　　三 验证100公里月球轨道捕获技术

　　四 验证100公里×15公里轨道机动与快速测定轨技术

　　五 试验低密度校验码（LDPC）遥测信道编码、高速数据传输、降落相机等技术

　　六 对嫦娥三号任务预选着陆区进行高分辨率成像试验，提高嫦娥三号任务着陆安全性

　　四大科学目标

　　一 获取月球表面三维影像，分辨率优于10米

　　二 探测月球物质成分，探测硅、镁、铝、钙、钛、钾、钍、铀的含量与分布特征，获得元素分布图

　　三 探测月壤特性，估算月壤厚度

　　四 嫦娥二号在轨运行期间正是太阳活动高峰年，嫦娥二号可探测研究太阳高能粒子事件、太阳风等，研究太阳活动与地月空间及近月空间环境的相互作用

　　本版稿件/据新华社电