“嫦娥一號”衛星啥模樣

“嫦娥一號”衛星是借鑒我國以往衛星工程研制的經驗，經過大量的適應性修改，根據任務進行技術創新研制的我國第一顆月球探測衛星。

“嫦娥一號”衛星結構分為上艙和下艙兩大部分，其中上艙主要用于對月探測有效載荷設備的安裝和部分衛星平臺設備的安裝。下艙主要安裝蓄電池、電源控制器及控制分系統設備。

“嫦娥一號”衛星重量2 350千克，設計壽命1年。衛星由9個分系統組成。即：有效載荷分系統、結構分系統、熱控分系統、制導導航與控制分系統、推進分系統、供配電分系統、數據管理分系統、測控數傳分系統、定向天線分系統。

有效載荷分系統?！版隙鹨惶枴毙l星的有效載荷分系統由5類科學探測設備和有效載荷數據管理子系統6類載荷組成，共有25臺設備。這些科學探測設備的主要任務是：獲取月球表面的立體圖像、多光譜圖像以及地形高度數據，探測月壤厚度和有用元素的含量和分布，探測地月空間環境。有效載荷數據管理子系統的主要任務是：完成科學探測數據的采集、存儲處理任務，完成有效載荷的在軌管理。

光學成像探測系統。主要用于月球表面三維影像探測。CCD立體相機具備獲取月表同一目標的星下點、前視、后視，獲取三幅二維原始數據圖像的能力，分別經輻射定標（絕對定標）修正后，利用精密定軌后所獲得的月心坐標系中攝像坐標位置和攝像時刻的衛星姿態信息，重構月表三維立體影像?？梢粤私庠虑虻匦蔚孛?，得到完整的月球三維地圖，為后續優選軟著陸地點提供參考依據，更好地了解月球的地質構造和演化歷史。

干涉成像光譜儀是利用不同物體具有不同的光譜特性曲線成像的一種相機，可對月面進行多光譜遙感。為獲取高程數據，精化月面數字形貌模型，衛星配置激光高度計，與衛星軌道參數相結合，為三維立體成像提供高程參數。

γ/X射線探測：γ/X射線譜儀用于探測月表元素受宇宙射線激發產生的γ射線和熒光X射線能譜，通過數據處理，可獲得月表主要元素的含量和分布，從而可確定月球表面位置類型和資源分布。由于宇宙線與元素相互作用產生的γ/X射線強度有限，因此要得到較好的統計精度，需要γ/X射線譜儀具有高探測效率和較長的采樣時間，累加數月乃至一年?！版隙鹨惶枴睂⑻綔y月面鈦和鐵等14種可能具有開發利用前景的重要元素的分布特點和規律，并初步編制各元素的月面分布圖。這些任務將由γ/X射線譜儀聯合完成。

微波探測儀：利用不同頻段微波在月壤中穿透深度不同的特點，通過對月壤特定頻段微波輻射亮溫的測量，反映月表不同地區月壤的厚度信息。主要用于評估月壤與氦－3資源。

結構分系統。衛星結構主要用于支撐和固定衛星的各種設備、儀器，使之構成一個整體，以便能夠承受地面運輸、衛星發射和空間運行時的各種力學和空間運行環境?！版隙鹨惶枴毙l星主結構是由中心承力筒和蜂窩夾層板組成的一個長方體箱形結構。

熱控分系統。熱控分系統采用主動和被動熱控技術，保證壽命期內衛星有效載荷系統及其他各分系統的儀器設備溫度要求。其組成主要包括熱控涂層、隔熱材料、電加熱器、傳感器、熱管、熱控電性產品等。鑒于熱設計邊界條件復雜，系統較多地采用了主動控溫設計。加熱器的通斷控制由數據管理分系統完成。

制導導航與控制分系統。制導導航分系統由敏感器部件、執行機構部件和控制器部件組成。主要任務是：完成衛星奔月過程所需的多種姿態的變換和控制，實現衛星對月定向的三軸穩定姿態、太陽帆板對日定向跟蹤、定向天線對地定向。

推進分系統。推進分系統采用雙組元統一推進系統，主要任務是：與制導導航分系統配合，在從星箭分離開始到衛星壽命終了的時間內，向衛星提供變換和保持各種運行姿態，進行軌道控制和修正所需的動力。

供配電分系統。供配電分系統包括一次電源、二次電源和總體電路，一次電源采用太陽翼－蓄電池組聯合電源，為衛星產生、貯存和調節電能，以滿足衛星在整個飛行過程中的供電需求；二次電源采用分散供電方式；總體電路實現星上一次電源分配和控制，以及火工品的管理和控制。

數據管理分系統。數據管理分系統是二級分布式容錯計算機系統，由中央單元、遠置單元和遙控單元，以及一套雙冗余的串行數據總線和數管分系統軟件組成。用以實現衛星遙測﹑遙控﹑程控、星載自主控制、校時等整星控制和管理功能。

測控數傳分系統：測控數傳分系統由星載測控、數傳和信標等部分構成。為衛星的跟蹤測軌、遙控和遙測提供上、下行S波段射頻信道；提供兩個X波段信標信號供地面站測軌使用；為衛星提供高穩定度的基準時鐘；完成科學數據的傳輸任務。

定向天線分系統。定向天線采用雙自由度機構實現半空間覆蓋，為數傳下行信道和遙測下行信道提供滿足任務要求的天線增益。

“嫦娥一號”衛星的關鍵技術

軌道設計。軌道設計是繞月探測衛星成敗的關鍵。分析求解地球至月球轉移軌道，建立中途修正的數學模型、方法和編制軟件，利用調相軌道擴大發射窗口，環月軌道的超長期性狀研究，月球衛星軌道捕獲、調整以及長期運行過程中軌道調整的控制策略和具體方法，月球衛星軌道的測軌預報的精度分析、月球衛星軌道優化設計等都是必須解決的問題。

對月姿態確定技術。為保證有效載荷的正常工作，對衛星的姿態控制精度有較高的要求。而月球表面不像地球有比較穩定的紅外輻射場，因此，對月姿態確定不能采用紅外敏感器，必須采用其他手段，如紫外敏感器或星敏感器加外推算法。

測控和數據傳輸。月球探測衛星距離地球遙遠，測控通信的自由空間損耗高于中低軌道衛星和地球同步軌道衛星。同時由于我國測控網網站的分布有限，因此，衛星在很多時間內處于不可見的區域。如何提高衛星上天線的發射增益，在有限的時間內完成測控和科學數據的傳輸，是一個需要解決的關鍵技術。

星上熱控和電源系統的設計。日－地－月三者相互關系和環月軌道，決定了一年中衛星與太陽的相對位置變化很大，同時月球反照、紅外輻射隨時間的變化也較大，因此，衛星的外部熱流環境復雜多變，這給熱控和電源系統的設計帶來了新的問題。由于“嫦娥一號”衛星復雜的飛行階段和飛行姿態，以及月球表面特殊的溫度分布，衛星表面的外熱流非常復雜、變化劇烈，因此整星的熱控設計也是一項關鍵技術。