自是君身有仙骨

“嫦娥一號(hào)” 的動(dòng)力裝置

“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射升空實(shí)施星箭分離后，先進(jìn)入繞地調(diào)相軌道飛行，經(jīng)四次變軌后進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道奔馳，再經(jīng)一次中途軌道修正，到達(dá)近月點(diǎn)時(shí)經(jīng)首次制動(dòng)減速進(jìn)入環(huán)月軌道飛奔，又經(jīng)兩次制動(dòng)最終才進(jìn)入繞月工作軌道運(yùn)行。這一過(guò)程構(gòu)成了一個(gè)美麗的畫面，可以從示意圖上形象地展現(xiàn)出來(lái)。同學(xué)們不禁要問(wèn)：衛(wèi)星的四次變軌，一次中途修正和三次近月制動(dòng)都是依靠什么動(dòng)力裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的?

原來(lái)，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星上裝有一臺(tái)推力為490牛頓和12臺(tái)推力為10牛頓的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。前者簡(jiǎn)稱變軌發(fā)動(dòng)機(jī)，作用是在星箭分離后為衛(wèi)星變軌提供動(dòng)力；后者簡(jiǎn)稱為姿控發(fā)動(dòng)機(jī)，作用是為衛(wèi)星中途軌道修正．姿態(tài)控制和維持工作軌道提供動(dòng)力。它們的每次點(diǎn)火、工作期限和關(guān)機(jī)時(shí)間，都是由衛(wèi)星控制系統(tǒng)按照接收到的地面遙控指令來(lái)執(zhí)行的。正是有了這些動(dòng)力裝置，才使衛(wèi)星沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的線路正常奔馳，并最終進(jìn)入繞月軌道飛行成為可能。

2007年10月24日18時(shí)24分，“嫦娥一號(hào)”與“長(zhǎng)征三號(hào)”甲第三級(jí)火箭分離后，成功進(jìn)入預(yù)定大橢圓軌道運(yùn)行。衛(wèi)星在該軌道上運(yùn)行一圈半后，即到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，首次啟動(dòng)變軌發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，將近地點(diǎn)抬高到600千米，周期仍為16小時(shí)。衛(wèi)星在這一軌道上運(yùn)行一圈半后，即回到近地點(diǎn)時(shí)，第二次啟動(dòng)變軌發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，將遠(yuǎn)地點(diǎn)拉長(zhǎng)到71000千米，周期為24小時(shí)。衛(wèi)星在此軌道上運(yùn)行三圈后再次回到近地點(diǎn)時(shí)，第三次啟動(dòng)變軌發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，將遠(yuǎn)地點(diǎn)拉長(zhǎng)到12萬(wàn)千米，周期為48小時(shí)。衛(wèi)星在上述軌道上運(yùn)行一圈后又回到近地點(diǎn)時(shí)，第四次啟動(dòng)變軌發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入地月轉(zhuǎn)移軌道馳騁，讓其以每秒10.58千米的速度奔向月球。 按照原來(lái)計(jì)劃，“嫦娥一號(hào)”在為期五天的奔月征途中，要經(jīng)過(guò)二至三次中途軌道修正。由于衛(wèi)星實(shí)際飛行路線較為精確，最終只進(jìn)行了一次中途修正。11月2日l(shuí) 0時(shí)25分，衛(wèi)星首次啟動(dòng)兩臺(tái)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，工作了6分20秒，一點(diǎn)一點(diǎn)地調(diào)整軌道，然后關(guān)機(jī)，保證軌道修正達(dá)到了預(yù)期效果。

11月5日10時(shí)40分，衛(wèi)星在地月轉(zhuǎn)移軌道飛行了約114小時(shí)到達(dá)月球近空后，實(shí)施了調(diào)頭轉(zhuǎn)向的姿態(tài)調(diào)整，讓變軌發(fā)動(dòng)機(jī)沖前，朝著飛行方向。11時(shí)15分，衛(wèi)星啟動(dòng)變軌發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，工作122分鐘后關(guān)機(jī)，在反推力的作用下，減速制動(dòng)，速度降到每秒2.06千米，瞬間被月球引力捕獲，順利進(jìn)入橢圓環(huán)月軌道運(yùn)行。衛(wèi)星在該軌道上運(yùn)行兩圈回到近月點(diǎn)時(shí)，第二次啟動(dòng)變軌發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)減速，工作14分鐘后關(guān)機(jī)，速度降到每秒1.8千米，遠(yuǎn)月點(diǎn)降到1700千米，進(jìn)入了周期為3.5小時(shí)的過(guò)渡橢圓軌道運(yùn)行。衛(wèi)星在此軌道上運(yùn)行六圈再次回到近月點(diǎn)時(shí)，第三次啟動(dòng)變軌發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)減速，工作10分鐘后關(guān)機(jī)，速度控制在每秒1.59千米，成功進(jìn)入距月面高度200千米、周期127分鐘的極月圓形工作軌道運(yùn)行，隨即變軌發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。至此，“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射實(shí)施階段的工作宣告圓滿完成。

今后，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星在設(shè)計(jì)壽命為一年的工作期間，就運(yùn)行在這種飛經(jīng)月球南北極上空、距月面200千米高的圓形軌道上，有條不紊地開(kāi)展科學(xué)探測(cè)，并把獲得的數(shù)據(jù)傳回地面供科學(xué)家們進(jìn)行研究。考慮到月球引力場(chǎng)的復(fù)雜性，為避免衛(wèi)星運(yùn)行高度下降，“嫦娥一號(hào)”以后每50至60天需要調(diào)整一次軌道。這一任務(wù)用啟動(dòng)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火來(lái)完成。因?yàn)橹型拒壍佬拚蛔隽艘淮危识l(wèi)星燃料節(jié)余較多，完全能夠滿足姿控發(fā)動(dòng)機(jī)一年的工作需要。

迄今，人類一共向月球發(fā)射了124個(gè)航天器——俄羅斯64個(gè)，美國(guó)56個(gè)，日本兩個(gè)，歐空局一個(gè)，中國(guó)一個(gè)，其中失敗63個(gè)，成功率還不到50％。我國(guó)首次發(fā)射即獲成功，贏得了國(guó)際輿論的廣泛好評(píng)。“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的順利升空和成功繞月飛行，使我國(guó)成為世界上第五個(gè)能夠獨(dú)立研制和發(fā)射探月航天器的國(guó)家，在中國(guó)航天發(fā)展史上繼成功發(fā)射人造地球衛(wèi)星、獨(dú)立掌握裁人航天技術(shù)之后豎起了第三個(gè)里程碑。