專家詳解“嫦娥二號(hào)”五大系統(tǒng)最新關(guān)鍵技術(shù)

　　嫦娥二號(hào)任務(wù)即將實(shí)施。近日，衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控和地面應(yīng)用五大系統(tǒng)的專家接受媒體采訪，對(duì)五大系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和最新技術(shù)進(jìn)行了解讀。

　　衛(wèi)星系統(tǒng)：驗(yàn)證六項(xiàng)新技術(shù)，承擔(dān)四大科學(xué)探測(cè)目標(biāo)

　　“嫦娥二號(hào)是以嫦娥一號(hào)的備份星為基礎(chǔ)進(jìn)行研制的，與‘姐姐’相比，‘妹妹’長(zhǎng)了很多新本事。它的主要任務(wù)是為探月工程二期進(jìn)行前期工程驗(yàn)證和探測(cè)，是二期的‘探路者’�！碧皆鹿こ谈笨傇O(shè)計(jì)師、中國(guó)航天科技集團(tuán)公司科技委副主任于登云介紹說。

　　嫦娥二號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師黃江川介紹，嫦娥二號(hào)的主要任務(wù)是為探月工程二期進(jìn)行前期工程驗(yàn)證，包括配合運(yùn)載火箭驗(yàn)證地月轉(zhuǎn)移軌道直接發(fā)射技術(shù)；驗(yàn)證距月面100公里近月制動(dòng)的月球軌道捕獲技術(shù)；驗(yàn)證100公里×15公里軌道機(jī)動(dòng)與飛行技術(shù)；對(duì)二期工程的備選著陸區(qū)進(jìn)行高分辨率成像試驗(yàn)；搭載輕小型化X頻段深空應(yīng)答機(jī)，配合我國(guó)新建的X頻段地面測(cè)控站，試驗(yàn)X頻段測(cè)控技術(shù)；試驗(yàn)遙測(cè)信道低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)編碼技術(shù)，月地高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及降落相機(jī)技術(shù)。

　　同時(shí)，該衛(wèi)星還承擔(dān)了4項(xiàng)科學(xué)探測(cè)使命：一是獲取更高精度月球表面三維影像，分辨率由嫦娥一號(hào)衛(wèi)星的120米提高至優(yōu)于10米；二是探測(cè)月球物質(zhì)成分；三是探測(cè)月壤特性；四是探測(cè)地月與近月空間環(huán)境。

　　在嫦娥一號(hào)衛(wèi)星發(fā)射后不到3年時(shí)間，嫦娥二號(hào)就順利升空。雖然其主要設(shè)備繼承了嫦娥一號(hào)，但它在我國(guó)衛(wèi)星型號(hào)快速研制方面積累了重要的經(jīng)驗(yàn)。嫦娥二號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮張廷新介紹，該衛(wèi)星具有四方面特點(diǎn)：

　　一是產(chǎn)品狀態(tài)多。嫦娥二號(hào)衛(wèi)星上共有214臺(tái)硬件設(shè)備，它們有著不同的狀態(tài)。其中，繼承了嫦娥一號(hào)的產(chǎn)品大約有85%，做過適應(yīng)性修改的產(chǎn)品大約占10%，新研制的產(chǎn)品大約占5%。星上產(chǎn)品的不同狀態(tài)帶來的最大難題是各類型產(chǎn)品的研制進(jìn)程不一樣，往往存在正樣產(chǎn)品和初樣產(chǎn)品一起測(cè)試的情況，大大增加了風(fēng)險(xiǎn)。

　　二是試驗(yàn)驗(yàn)證難。嫦娥二號(hào)上有很多新技術(shù)是原來沒有使用或者遇到過的，比如衛(wèi)星上使用的490N發(fā)動(dòng)機(jī)，此前它在衛(wèi)星上的工作時(shí)間很短，這次需要連續(xù)工作半年，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)工作的可靠性提出了高要求。

　　三是產(chǎn)品無備份。嫦娥二號(hào)本來是嫦娥一號(hào)的備份星，幾乎所有的產(chǎn)品都沒有備份，當(dāng)星上產(chǎn)品出現(xiàn)問題時(shí)，并沒有備份產(chǎn)品可以馬上使用，增加了研制難度。

　　四是研制隊(duì)伍新。嫦娥二號(hào)研制時(shí)，我國(guó)同時(shí)在進(jìn)行嫦娥三號(hào)探測(cè)器的研制工作，嫦娥一號(hào)的主要科研人員都在進(jìn)行嫦娥三號(hào)的研制攻關(guān)，這對(duì)嫦娥二號(hào)的人員隊(duì)伍組織構(gòu)成了一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。在嫦娥二號(hào)衛(wèi)星10個(gè)分系統(tǒng)的主任設(shè)計(jì)師中，只有一個(gè)是嫦娥一號(hào)研制隊(duì)伍中留下來的，其他的都是原來的副主任設(shè)計(jì)師，或者原來研制隊(duì)伍中逐步走上重要技術(shù)崗位的年輕技術(shù)人員。在研制過程中，既要對(duì)年輕的隊(duì)伍進(jìn)行培養(yǎng)，還要嚴(yán)格控制質(zhì)量，真正提高研制隊(duì)伍的總體水平和能力。

　　火箭系統(tǒng)：首次地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射將開創(chuàng)我國(guó)深空探測(cè)新里程

　　同樣的距離，不一樣的路。相比嫦娥一號(hào)歷時(shí)13天的奔月之旅，嫦娥二號(hào)將要走的則是一條捷徑，只用5天就可重訪“月宮”，這當(dāng)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一就是地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射技術(shù)。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)公司中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院副院長(zhǎng)郝照平介紹說，以往我國(guó)的火箭運(yùn)行軌道均為近地軌道、太陽同步軌道以及地球同步轉(zhuǎn)移軌道。包括用長(zhǎng)三甲火箭發(fā)射的嫦娥一號(hào)，其軌道實(shí)際上是一個(gè)超地球同步轉(zhuǎn)移軌道，星箭分離以后嫦娥一號(hào)繞著地球轉(zhuǎn)了好幾圈，然后再奔月。

　　但在本次任務(wù)中，長(zhǎng)三丙火箭要把嫦娥二號(hào)送入近地點(diǎn)200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)約38萬公里的地月轉(zhuǎn)移軌道。這是我國(guó)首次執(zhí)行這樣的任務(wù)。

　　長(zhǎng)三甲火箭主任設(shè)計(jì)師李聃告訴記者，地月轉(zhuǎn)移軌道的軌道設(shè)計(jì)要受到多方面因素的制約，主要包括火箭一級(jí)落區(qū)、測(cè)控覆蓋范圍和地月日三者之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

　　“我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射的火箭，其一二級(jí)分離后，一級(jí)火箭的殼體和發(fā)動(dòng)機(jī)按規(guī)定要落在云南省特定的區(qū)域內(nèi)。”李聃說，在這個(gè)區(qū)域，已經(jīng)形成了發(fā)射時(shí)人員撤離的慣例，對(duì)地面人員的安全容易管理。所以設(shè)計(jì)軌道時(shí)，必須把一級(jí)火箭的落區(qū)限定在原有特定區(qū)域。這使火箭在一級(jí)飛行時(shí)的軌道沒有“自由發(fā)揮”的余地。

　　第二個(gè)因素是我國(guó)發(fā)射測(cè)控網(wǎng)的限制。他說，現(xiàn)階段我國(guó)測(cè)控網(wǎng)主要包括三個(gè)部分：一是我國(guó)陸上建設(shè)的測(cè)控站，二是通過合作可以使用的外國(guó)陸上測(cè)控站，再就是我國(guó)目前在役使用的幾艘測(cè)控船。這些不同的設(shè)施構(gòu)成了我國(guó)火箭發(fā)射時(shí)可利用的測(cè)控網(wǎng)�；鸺�發(fā)射時(shí)，測(cè)控系統(tǒng)要對(duì)火箭進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控。因此，其飛行軌道必須處于測(cè)控網(wǎng)覆蓋的范圍內(nèi)，這對(duì)一種新軌道的選擇形成了另一個(gè)很苛刻的限制。

　　第三個(gè)因素來自地月日的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。地月轉(zhuǎn)移軌道要求星箭分離時(shí)，衛(wèi)星必須處在奔月軌道的入口處，否則只有通過衛(wèi)星機(jī)動(dòng)的方式進(jìn)行軌道調(diào)整，違背了節(jié)省衛(wèi)星燃料的最基本要求。所以對(duì)于火箭來說，必須把衛(wèi)星準(zhǔn)確送入軌道的入口處。此外，星箭分離時(shí)，衛(wèi)星還需具有符合要求的初速度，太陽翼必須處于太陽直射光線下，以便能獲得有足夠的能源�！叭绻�說以往發(fā)射的軌道是在打固定靶，那么嫦娥二號(hào)打的是移動(dòng)靶�！崩铖醣硎荆�發(fā)射的時(shí)間不同，軌道的入口也不同，同時(shí)太陽直射光線的角度也會(huì)發(fā)生變化，所以必須嚴(yán)密考慮地月日三者之間的相互關(guān)系和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。“這是嫦娥二號(hào)發(fā)射和嫦娥一號(hào)相比最大的不同，這是我們運(yùn)載火箭系統(tǒng)承擔(dān)的最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目。”

　　嫦娥二號(hào)火箭系統(tǒng)總指揮岑拯表示，相比于嫦娥一號(hào)，嫦娥二號(hào)增加了技術(shù)試驗(yàn)分系統(tǒng)，體重增加了130多公斤。同時(shí)，地月轉(zhuǎn)移軌道需要推力更大的火箭把衛(wèi)星奔月的初速度提高到近11公里∕秒，有著兩個(gè)助推器的長(zhǎng)三丙火箭，發(fā)射能力介于長(zhǎng)征三號(hào)甲和長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭之間，正好可以滿足軌道和推力的要求。同時(shí)由于其具有技術(shù)性能先進(jìn)、可靠性高、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，從而成為執(zhí)行嫦娥二號(hào)任務(wù)的首選火箭。