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嫦娥二号卫星将受太阳风暴考验 可能致设备损坏

来源:北京晨报
2010年10月02日03:38

  “二姑娘”的姐姐嫦娥一号卫星最后“受控撞月”,永远留在了月宫。那么,嫦娥二号卫星完成预计的试验验证和科学探测任务后,将何去何从?嫦娥二号绕月探测卫星的总设计师黄江川介绍了三种可能的结局:落月、远嫁、回娘家。但这都仅仅是设想,“最终采用哪种方式,还要看前期主任务执行情况以及卫星的状态和能力”。

  嫦娥二号绕月探测卫星总设计师黄江川告诉记者,嫦娥一号卫星最后“受控撞月”是额外完成的任务,能如此“超额”完成任务,主要是因为卫星状态依然良好且还剩有足够的燃料,可以对其轨道进行精确控制。

  嫦娥二号卫星的发射将采用地月转移轨道技术,火箭直接把卫星送入奔月轨道,可以大大节省卫星的燃料,因此,如果各项任务完成顺利的话,嫦娥二号卫星在完成半年的规定动作后,仍会有相当数量的燃料剩余,这将为“二姑娘”同样“超额”完成任务奠定基础。

  我国探月工程管理部门、科学家和卫星技术人员曾经一起研讨过“二姑娘”的最终命运,大致形成了三种设想,但还没有最终下定论。

  一种意见是,可以根据卫星在轨运行的情况,结合我国探月工程的后续进展,对嫦娥二号卫星传回的数据进行综合研究,对月球做补充探测,最终可以考虑卫星落月,这将为“嫦娥三号”等后续任务提供技术验证。

  第二种设想是让“二姑娘”“远嫁”他方,验证我国更远宇宙空间的深空探测能力,让卫星飞出地月环境,飞向更远的太空。

  第三种设想是让“二姑娘”回“娘家”,即让她沿着月地转移轨道,飞回地球并成为地球卫星。

  “最终采用哪种方式,还要看前期主任务执行情况以及卫星的状态和能力。到时候各方专家肯定会汇集到一起,共同研究,决定‘二姑娘’的终极命运。但我相信一个最起码的思路是,会为卫星选择一个最具意义、可利用价值最大的归宿。”黄江川认为把卫星的命运放在整个探月工程及未来深空探测需求中可能是最合适的选择。

  ●风险 太空刹车难 卫星早出走

  把嫦娥二号卫星比作一个要在严酷环境中进行高难度表演的杂技演员是毫不为过的。据嫦娥二号卫星总设计师黄江川介绍,卫星运行中存在着诸多风险,难度系数比嫦娥一号卫星要大得多。

  太空刹车不够

  ——飞出月球

  嫦娥二号卫星面临的最大风险是能否精准“刹车”,即卫星通过近月制动能否被月球重力场捕获。“在近月制动点的时候,卫星处在非闭合轨道上,如果不及时刹车,卫星就不能成为月球卫星。”黄江川介绍说,“如果刹车不够,卫星也会飞出月球的引力范围。”而刹车力量过大,卫星就会撞上月球。

  从理论上说,可能几个月甚至半年之后,技术人员将有机会使卫星重新被捕获。“但到那时,要几乎耗尽所有的燃料来控制卫星回到月球,可能的代价是卫星重新回到月球后已没有燃料或者只有很少燃料,后续科学任务就没办法完成。”卫星副总设计师王晓磊对这个问题也有很精确的理解。

  变轨控制不好

  ——撞上月球

  嫦娥二号卫星要成像的备选着陆区在月球朝着地球的一面。要实施近月点15公里、远月点100公里的轨道变轨,让这个轨道的近月点正好在备选区域的话,卫星就必须在月球背对地球的那一面变轨。而此时,地面的遥测信号无法进行传递,只能依靠卫星上已经设置好的自控程序进行。

  卫星自控程序运行时,如果发动机点火不成功,只能等待下一个变轨的机会。如果点火时间过长,卫星轨道低于15公里。“此时卫星的飞行速度是每秒2公里左右,即使每秒米级的误差,就可能撞上月球。”黄江川介绍说。月球上最高的山超过1万米。如果卫星点火时机不对,就会撞上高山。

  太阳风暴活跃

  ——影响元件

  嫦娥二号卫星在轨运行的预定时间内,正好临近太阳风暴活跃期,如果严重的话可能造成电子元器件或者设备损坏。

  据黄江川介绍,技术人员在产品设计和研制过程中已经考虑到了太阳风暴的可能危害,并设置了安全模式,加强了卫星的抵抗能力。

  操作环环相扣

  ——杜绝缺陷

  嫦娥二号卫星验证的工程任务内容很多,往往是一环扣一环,因此,技术人员能否对卫星进行精准操作,构成了卫星的另一重风险。为了规避操作上的风险,确保嫦娥二号卫星的安全,卫星型号队伍提出了“操作零缺陷”的要求。

  ●运行 天上耍性子 地下来纠偏

  北京航天指挥控制中心是嫦娥二号任务的飞行控制中心,是整个飞行控制工作的“中枢神经”。昨天,北京航天飞行控制中心主任朱民才接受了记者专访。据他介绍,在整个飞控过程中,中途修正是否能保证卫星在预定近月轨道运行、近月制动是否能让卫星成为绕月卫星、15公里近月地点能否控制完成虹湾地区拍摄是三大控制关键点。

  本次任务使用长三丙火箭直接将卫星送入地月转移轨道,火箭的入轨偏差全部由中途修正来消除。由于瞄准的近月点距月面仅100公里,第一次近月制动时,若卫星发动机未能正常开机或推力不足,卫星将无法进入环月轨道。在实施第三次近月制动控制时,由于卫星距离月面高度更低,如果发动机异常,推迟一分钟关机将导致卫星撞月。

  朱民才说,每一次调整都需要消耗卫星上的燃料,燃料提前消耗越多,对后续任务完成的影响越大。而在每一次偏差出现时,飞控中心都要及时修正,修正得越早,同样也会越省燃料,也会越安全。

  ●防范 风险控制 百种预案

  “月球轨道的降落过程是探月二期工程和嫦娥二号任务的最大难点,因为我们对月面环境的认识还十分有限。”中国探月工程副总设计师于登云在接受采访时表示,为了控制嫦娥二号卫星的风险,我国航天研制团队制定了上百种风险控制方案,“比如,发射之后,火箭是否能把卫星很好地送至地月转移轨道?如果送得比较好,执行一种方案;如果送得不是太好,就执行另一种方案。”目前,他们已排出了一个计划表和一系列预案,但在具体的实施过程中,还要根据卫星当时的状态做出实时调整。

  本版撰文 晨报记者 韩娜

  通讯员 陈全育 索阿娣 杨冰 姜宁

(责任编辑:杨建)
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