嫦娥一號探月衛星傳回來的數據處理得到的圖像,標志著中華民族千年來探月夢想的實現,嫦娥一號的成功必將載人人類發展史冊。接下來就讓我們把目光投入到嫦娥一號這段不平凡的探月之旅。
在茫茫的巴丹吉林沙漠腹地,酒泉衛星發射中心歷來是一個神秘的地方。自從中國開展航天計劃以來,這里的每一個舉動都會引起全球的關注。2007年10月24日,這里再一次吸引了全球的目光。擔負將嫦娥一號衛星送上太空的是被譽為“金牌火箭”的長征三號甲運載火箭。在人類探月史上,美國和前蘇聯在20世紀的探月活動,因運載火箭故障造成的探測失利占了很大比重。因此,運載火箭的高可靠性,是確保探月成功的必要前提。這次發射是長征三號甲運載火箭的第15次發射,迄今這一型號火箭的發射成功率為100%。
此前,長征三號甲運載火箭與應用廣泛的東方紅3號衛星平臺曾多次連接試驗,每次都取得圓滿成功,用這樣一個“大力士”來托舉在東方紅三號衛星平臺上研制而成的嫦娥一號衛星,再合適不過了。由于有了之前多次衛星發射的成功經驗,嫦娥一號和長征三號甲火箭的吊裝、測試和對接工作進行得十分順利。
2007年10月24日18時05分。中國第一顆探月衛星嫦娥一號在西昌酒泉衛星發射中心成功發射升空。有著月亮城之稱的西昌海拔1500米,這里緯度低、海拔高、氣候宜人、交通便利,是發射各類衛星的理想場所。
長征三號甲運載火箭搭載著嫦娥一號衛星,通過第一、二級和第三級的第一次點火,先將衛星送入近地軌道,并在近地軌道滑行一段時間。在火箭起飛的第1249秒,三級火箭第二次點火;第1373秒,三級火箭三次點火,發動機關機;第1473秒,星箭分離成功,嫦娥一號衛星進入近地點約200千米、遠地點約51000千米、運行時間為16小時的大橢圓軌道,成為一顆繞地球飛行的衛星。很快,嫦娥一號開始了它150萬公里的奔月之旅。
“嫦娥奔月”是發生在大約3000年前的一個傳說,而在600年前,中國有個叫萬戶的人曾經嘗試把奔月變成現寞。萬戶把自己捆綁在一把椅子上,同時綁上了幾十個火箭,自己則手持風箏,希望能夠一飛沖天。萬戶叫人點燃了火箭,隨著火箭爆炸的一聲巨響,萬戶消失了。為了紀念這位人類飛天的先驅,月球上的一座環形山就是以萬戶來命名的。
帶著中國人幾千年來的奔月夢想,嫦娥一號開始了它的探月之旅。嫦娥一號衛星在近地點200公里、遠地點5萬公里的橢圓形軌道上運行16小時,飛行了一圈后,2007年10月25日下午,地面注入指令,衛星上的推力為50牛頓的姿態調整發動機開始點火,約4分鐘后,推力為490牛頓的主發動機點火實施變軌,將衛星軌道近地點抬高到離地球約600千米的地方。
2007年10月26日下午,當衛星再次到達近地點時,衛星主發動機再次打開,巨大的推力使衛星的遠地點由51000千米上升到71000千米,進入24小時軌道。此時,嫦娥一號已經成為了一顆地球同步衛星。
在24小時軌道上運行3圈后,衛星上的主發動機第三次點火,實施第二次近地點變軌,嫦娥一號衛星的遠地點由71000千米提高到了120000千米,進入48小時軌道。這一時刻大約發生在2007年10月29日。
在3條大橢圓軌道上經過7天熱身后,嫦娥一號衛星正式奔月。2007年10月31日,當衛星再一次抵達近地點時,主發動機打開,衛星的速度在短短幾分鐘之內,提高到每秒10.9千米以上,嫦娥一號獲得了奔向月球的動力。進入地月轉移軌道,真正開始了從地球向月球的飛越,這是整個探月工程中最關鍵的一步,也是最難以把握的一步。
在地月轉移軌道,也就是從地球軌道到月球軌道的這段距離,嫦娥一號衛星需要飛行約114個小時。
人類探月活動的歷史上,曾多次發生探測器未能實現月球的捕獲而丟失在星際間的事故,這大多是由于飛行過程中衛星姿態和速度控制不精確造成的。如果衛星在地月轉移軌道近地點有每秒1米的速度誤差或1千米的高度誤差,飛到月球附近時都將產生幾千千米的位置誤差。
在高速飛行的過程中,衛星必須在地面的指令下進行中途軌道修正。一般需要進行多次修正,而嫦娥一號只修正了一次,時間是2007年11月2日。
嫦娥一號能如此準確地進入地月軌道,離不開精準的測控技術的支持。在陸地上,我國分別在青島、北京、昆明、喀什設立了測控站。由于嫦娥一號飛行的距離是過去衛星的十倍以上,衛星發出的信號會有所衰減,使得地面接收月球探測數據的技術難度大大增加。
為此,地面應用系統專門建造了兩座被稱為射電望遠鏡的大口徑天線:一座在北京密云,天線口徑達50米;一座在云南昆明,口徑達加米。兩座大口徑天線像一雙巨大的眼睛,時刻注視著嫦娥一號衛星的一舉一動,把衛星傳輸來的信息全部收集起來。同時,在太平洋上還有三艘測量船。這些測控站組成了一個龐大的測控網。
2007年11月5日,當嫦娥一號衛星飛行了30萬千米后,嫦娥一號發現了月球。衛星需要進行減速制動,也就是“剎車”。只有這樣,嫦娥一號才能被月球引力捕獲,成為繞月飛行的衛星。這是實現繞月飛行的一個重要步驟,如果“剎車”晚了,衛星就要撞到月球上去;而“剎車”早了,則會飄向太空。
嫦娥一號衛星成功地進行了第一次近月制動,從地月轉移軌道進入12小時月球軌道。從這一刻起,嫦娥一號衛星成為了真正的繞月衛星。
2007年11月6日,嫦娥一號衛星進行第二次近月制動,速度進一步降低,衛星進入3.5小時軌道,并在這個軌道上運行7圈。2007年11月7日,嫦娥一號衛星進行第三次近月制動,進入2小時的月球極月軌道。這個軌道為圓形,離月球表面200千米。這是衛星繞月飛行的工作軌道。至此,嫦娥一號的工程目標已
接下來,嫦娥一號開始準備工作了。首先,它要調整好姿態,它的探測器探頭在環繞月球過程中,要始終對準月球。為了把探測結果發回到地球,衛星的通訊天線始終要保持對地球定向。而衛星上的太陽能電池要始終對著太陽。
嫦娥一號在圍繞月球轉動的過程中,要一直保持這三個定向,被稱為三體定向。嫦娥一號有四大科學目標,第一個就是對月球表面進行三維的地圖測量。從已經發布的圖片來看,這是人類第一次對月球進行三維測量。之后,嫦娥一號還要對月球上14種有用元素進行探測。探測月壤特性,利用微波輻射計探測月壤厚度及其分布,分析月壤成熟度與表面年齡的關系。最后一項是探測地月空間環境。研究太陽風和月球的相互作用,深入認識空間物理現象對地球空間以及對月球空間的影響。
實現中華民族奔月的夢想,這是千百年來多少代華夏兒女一直期待的。而今,當歷史的瞬間真正定格在這一刻,作為中國偉大探月工程的成功實踐,不管是在國內還是在國外,這一國際領先技術都是具有里程碑和劃時代意義的!正如國家航天局負責人說的那樣,中國的探月工程及成果,對中國而言是開創性的,對世界而言,也將為國際空間研究提供寶貴的探索經驗。
我們知道航天技術有三個大領域——第一個領域是人造衛星;第二個領域。載人航天;第三個領域就是深空探測。
我們國家在1970年4月24號,成功發射第一顆人造衛星東方紅1號,已經實現了第一個里程碑。第二個里程碑,就是2003年,中國用自己研制的火箭和飛船,把我國第一個航天員楊利偉送上天,并且安全返回,也就實現了在航天事業上的第二個里程碑。而這次嫦娥一號繞月的完全成功,就說明我們國家在升空探測方面,實現了第三個里程碑,昭示了中國強大的綜合國力。
航天事業是一個國家綜合國力和科技競爭力的集中體現,是當今世界高新科技中最前沿和最具挑戰性的領域。因此,對于起步相對較晚的中國航天科技,如果不掌握核心技術,不走自力更生、自主創新的發展路子,想推動祖國航天事業向前發展,是絕對不可能的。
那么,要推出更多的“中國制造”,目前的中國,具備這個能力嗎?答案當然是肯定的。從“兩彈一星”到“神舟”系列航天飛船,再到今天的“嫦娥”繞月,都是最好的見證。2003年,“神舟五號”載人飛船順利升空,使中國成為繼美國、俄羅斯之后的第三個實現載人航天的國家;2005年,中國“神舟六號”又成功將兩名宇航員送上太空,再一次實現“真正有人參與的空間試驗活動”的偉大勝利;2007年,“嫦娥一號”成功繞月,為中國躋身世界航天強國奠定了堅實的基礎……所有這些,無一不是中國綜合國力顯著增強的象征。