中國月球探測工程若干術語解讀

●嫦娥（Change, Lunar Goddess）

中國家喻戶曉的“嫦娥奔月”神話女主人公的名字。英譯名除用漢語拼音Change外，應附加意譯Lunar Goddess。

嫦娥奔月的傳說最早見于《歸藏》。1993年湖北王家臺出土的秦簡《歸藏》就有敘述：“昔嫦娥以西王母不死之藥服之，遂奔月為精。”秦簡《歸藏》是抄本，其原書漢初即已失傳，據考證最晚成書于戰國初期，一說為《周易》前之古《易》。

嫦娥亦作姮娥。姮娥即中國最早的神話地理著作《山海經?大荒西經》所記“生月十二”的“帝俊妻常羲”。羲古音讀娥，逐漸演變為常娥。“常”與“恒”同義，后來在《文選》注等引用《歸藏》時都用恒娥代常娥。因漢文帝名恒，為了避諱，西漢淮南王劉安在其編撰的《淮南子?覽冥訓》中又將恒娥改為姮娥：“羿請不死之藥于西王母，姮娥竊以奔月，悵然有喪，無以續之。”高誘注：“姮娥，羿妻，羿請不死之藥于西王母，未及服食之，姮娥盜食之，得仙，奔入月中為月精也。”[1]這大概是“嫦娥奔月”最早的完整敘述。

中華民族古今大量的詩歌中，也常提到嫦娥，如唐李商隱的“嫦娥應悔偷靈藥，碧海青天夜夜心”；明何景明的“河邊織女期七夕，天上嫦娥奈九秋”；毛澤東的“寂寞嫦娥舒廣袖，萬里長空且為忠魂舞”。

中國月球探測工程命名為“嫦娥工程”，完全符合航天工程命名三原則[2]：①要表明或隱含工程的功能或用途，“嫦娥”就體現了“奔月”；②要用規范的詞語，符合漢語構詞規則，最好用漢語固有的詞語，“嫦娥”屬之；③要體現中華民族的文化、歷史特色。“嫦娥奔月”是中華民族神話寶庫中的明珠。

●深空（deep space）

指月球及月球軌道以遠，包括太陽系其他天體在內的、離地球更遠的空間（太空），即離地球等于或大于384 400千米的區域。[3]深空的定義繼承了上世紀六七十年代阿波羅載人登月和早期行星探測的定義。例如，為載人登月及行星探測建立的跟蹤測控網，稱為深空網（Deep Space Network，DSN），沿用至今。

上世紀末，國際電信聯盟在關于無線電頻率分配規則中，將離地球200萬千米及以遠的空間稱為“深空”，但其規定是對無線電頻率使用而言，對航天領域空間的劃分并不適用。

●深空探測（deep space exploration）

對深空及其內的天體——行星、小行星、彗星、柯伊伯帶及太陽進行的探測。月球是深空中離地球最近的天體，月球探測是深空探測的第一步。

●月球探測衛星（lunar exploration satellite）

見《航天科學技術名詞》[4]03.014條。指在環繞地球的軌道上探測月球的人造地球衛星。按中華人民共和國國家軍用標準GJB421—97第3.1.10條規定，人造地球衛星簡稱人造衛星或衛星。月球探測衛星可簡稱為月球衛星或探月衛星。

●月球探測器（lunar spacecraft, lunar probes）

見《航天科學技術名詞》03.065條。指飛向、飛越月球，到達月球附近或月球表面就近或實地探測的航天器，可分為飛越月球探測器、環月探測器、月球著陸探測器、月面巡視探測器和月球采樣返回探測器。

●環月探測器（lunar orbiter）

又稱月球軌道器，指在環繞月球的軌道上，對月球進行科學探測的航天器。“嫦娥1號”是環月探測器。根據天文學關于“衛星”的定義是“圍繞行星運行的天體”[5]。圍繞非行星的月球的物體，不應稱為“衛星”。“嫦娥1號”稱為月球衛星或探月衛星，極易與月球探測衛星混為一談。[6]

●飛越月球探測器（lunar fly瞓y probe）

從月球近旁（幾百千米～幾萬千米）越過，利用飛越的短暫時段對月球進行探測的航天器，是最早的一種月球探測器。

●月球著陸探測器（lunar lander）

簡稱月球著陸器，是指在月球表面軟著陸后，對著陸點附近的月面及環境進行探測的航天器。

●月面巡視探測器（lunar rover）

簡稱月球車，能在月球表面移動，對一定距離范圍內進行巡視探測的航天器。

●月球采樣返回探測器（lunar returnable sampling probe）

能在月面采集月壤和月巖樣品，并將其帶回地球的探測器。

●航天工程（space program, space engineering）

指探索、開發、利用太空及地球以外的天體的綜合性工程，或指具體的研制、建設航天系統或航天器的工程。如人造衛星工程（artificial satellite program）、載人航天工程（human spaceflight program）、月球探測工程（lunar exploration program）。

航天工程通常由航天器系統、航天運輸系統、發射場、航天測控系統、航天器應用系統及其他保障設施組成。

航天工程中“工程”的含義是指相關的多個系統、多個項目（project）的集合，也可以叫“項目群”或“大系統”，因此，“工程”的英譯應以program為好。

在中國月球探測工程標識的圖案中有CLEP四個英文字母，CLEP是Chinese Lunar Exploration Program（中國月球探測工程）的縮寫。其中“工程”一詞被譯為program，而不是engineering，這是正確的，糾正了過去習慣把“工程”不加區別地英譯為engineering，而把program一律中譯為“計劃”的做法。例如，上世紀美國載人登月的Apollo Program至今被譯為“阿波羅計劃”，這并不合適，最好改為“阿波羅工程”。

●月球探測工程（lunar exploration program）

探索、開發、利用月球的航天工程，簡稱探月工程，由月球探測器，運載火箭、發射場、航天測控和地面應用五個系統組成。

●月球探測器系統（lunar probe system）

負責研制月球探測器的系統。探測器由有效載荷和平臺兩部分組成。有效載荷是指探測器上直接執行探測任務的科學儀器和技術裝置；平臺是為有效載荷正常工作提供結構支持、電能、環境（氣壓、溫度、濕度）、姿態與軌道控制、數據管理等保障條件的設備與系統的集合。[7]“嫦娥1號”的有效載荷是可見光CCD立體相機、激光測高儀、X射線光譜儀、γ射線光譜儀、干涉成像光譜儀、微波輻射儀、太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器8種科學儀器；平臺是以“東方紅3號”衛星平臺作為基本構型，經過適應性改進，滿足探月的要求。

●運載火箭系統（launch vehicle system）

負責研制將月球探測器送到地月轉移軌道或停泊軌道的運載火箭的系統。中國第一個月球探測器的運載火箭選用“長征三號甲”三級液體火箭。“長三甲”火箭可將2600千克的衛星送入標準的地球同步轉移軌道，已多次成功地發射，是一種性能穩定、技術成熟的運載火箭。

●發射場系統（launch site system）

負責發射運載火箭和月球探測器的場地、設施和設備。“嫦娥1號”探測器和“長征三號甲”火箭的發射，選用西昌航天發射中心。該發射中心是以發射地球靜止軌道衛星為主的大型航天器發射場，建成投入使用以來，先后成功實施發射了30余顆國內外衛星，是一個技術狀態良好、技術成熟度較高的發射場。

●航天測控系統（space TT & C）

負責對月球探測器進行跟蹤、測軌、遙測、遙控的網站，簡稱測控系統，常使用英語縮寫詞TT & C（Tracking，Telemetry and Command）表示。首次月球探測的測控系統，在充分利用中國現有的衛星測控系統的統一S頻段（USB）測控技術的基礎上，增加甚長基線干涉測量（VLBI——Very Long Baseline Interferometry）技術，實現對“嫦娥1號”的遠距離測控任務。

●地面應用系統（ground application system）

負責“嫦娥1號”探測數據的接收、處理、管理、應用與研究的系統，是“嫦娥1號”業務運行階段的運行管理中心，是科學探測數據的接收中心。地面應用系統由運行管理、數據接收、數據預處理、數據管理、科學應用與研究五個分系統組成。

●月球探測軌道（lunar probe orbit）

月球探測器從起飛到進入繞月軌道的整個飛行軌道。一般劃分為發射段、停泊軌道、奔月軌道和繞月軌道4段。

●發射段（launch phase）

運載火箭帶著探測器從地面起飛、加速、穿出大氣層，達到10.6～10.8千米/秒的奔月速度進入奔月軌道，或達到7.8千米/秒左右的速度進入停泊軌道之前的飛行階段。

發射段常稱為主動段（active phase），以避免與起飛前運載火箭和探測器在發射場上進行發射準備工作的階段——“發射階段”相混淆。主動段的名稱來自運載火箭，指其火箭發動機在工作的階段；運載火箭在發動機關機狀態下的飛行稱被動段或慣性飛行段。有的情況下，發射段由主動段和被動段兩部分組成。

●停泊軌道（parking orbit）

指探測器在進入地月轉移軌道之前作短暫“停留”的環地軌道，通常為200～300千米高度的圓形軌道。運載火箭和探測器一般需要在停泊軌道上運行一段時間，以便地面站能精確跟蹤測量它的軌道，選擇適合的發射時間和位置，然后由尚未分離的運載火箭末級再次點火工作，將速度提高到10.6～10.8千米/秒的奔月速度，同時修正運載火箭送入停泊軌道時帶來的誤差，提高進入奔月軌道的入軌精度。

“嫦娥1號”探測器由“長征3號甲”運載火箭發射。發射段結束時，運載火箭與探測器分離，“嫦娥1號”進入的初始停泊軌道是一條超地球同步轉移軌道（super geosynchronous transfer orbit）。所謂“地球同步轉移軌道”是指近地點高度為幾百千米，遠地點為35 860千米的地球靜止軌道高度的大橢圓軌道；“超地球同步轉移軌道”是遠地點高度超過35 860千米的地球同步轉移軌道。

●調相軌道（phasing orbit）

中國“嫦娥1號”月球探測器采用的一組高度逐步變化的特殊的停泊軌道。

其具體變化過程如下：

“嫦娥1號”由“長征3號甲”火箭送入初始停泊軌道。這是一條近地點高度為205千米、遠地點高度為50 900千米的超地球同步轉移軌道。此后，“嫦娥1號”在環地軌道上用自身攜帶的主發動機執行4次變軌加速，進入地月轉移軌道——奔月軌道。

第一次變軌是在遠地點加速，將軌道近地點高度從205千米提高到593千米，軌道周期為16小時；第二次變軌，即第一次近地點加速，將遠地點從50 900千米提升到71 600千米，軌道周期從16小時增加到24小時，探測器進入傾斜的地球同步軌道，并在該軌道上運行3天；第三次變軌，即第二次近地點加速，將遠地點從71 600千米提升到119 800千米，軌道周期延長到48小時；最后一次變軌，即近地點第三次加速，“嫦娥1號”的速度達到約10.6千米/秒，進入遠地點高度延伸到405 000千米（超過地月平均距離）的大橢圓，即奔月軌道。這時“嫦娥1號”才算是真正離開地球（不是脫離地球），開始了奔月之旅。

“嫦娥1號”離開地球之前，運行在周期分別為16、24和48小時的3種停泊軌道上，這些軌道被稱為“調相軌道”。據衛星專家解釋：“調相”就是“調整相位”。

“相位”是描述無線電波或機械振動特性的三個重要物理參數之一（另兩個是振幅和頻率）。在航天技術中，“調相”通常是指航天測控通信中用代表某物理量的信號對無線電載波或副載波的相位進行調制（modulation），以便將該物理量值通過無線電載波傳送給接收者。在航天軌道動力學中，“相位”一般指在同一軌道上或同一軌道面內兩個航天器的相對位置，用兩航天器分別與地心（或橢圓軌道的焦點）的連線（向徑）所成的夾角表示。例如，兩航天器在軌道上的交會過程就是使二者之相位（角）、向徑差和相對速度為零的過程；又如，從地球向火星發射探測器，欲使其沿最小能量軌道（Hohmann軌道）飛向火星，必須在火星相對地球的相位（角）為＋42°（前置42°）時發射。在衛星軌道分析中，也有把傾角相等的不同軌道之間的間隔（軌道升交點赤經之差）叫“相位”的。

“嫦娥1號”在環繞地球運行過程中，軌道面保持不變（傾角為31°），也不存在另外一個航天器，所以完全不存在上述的相位和相位調整的問題。

“嫦娥1號”采用調相軌道有四點好處：一是可以多次修正軌道誤差，提高測控精度；二是可以減少重力損失，分三次加速，縮短每次加速時間，與一次加速相比，總的重力損失小；三是可以使近地點變軌總是安排在同一地區，保證“嫦娥1號”每天同一時段（17：30—16：05）回到近地點，且處于同一地區上空，地面控制中心可以通過位于西半球南太平洋上的遠望3號測量船對“嫦娥1號”實施變軌遙控；四是有利于解決發射日期推遲帶來的問題。一旦發射推遲可以在第二天或第三天的同一時段變軌加速，仍處在預定的發射窗口內。

這些好處得益于多次變軌和軌道周期的擇優和調整，而與所謂的“相位”及“調相”毫無關系。這些軌道與其叫做“調相軌道”，不如叫做“調周期軌道”。調相軌道這個名稱來源于英語“phasing ﹐rbit”的中譯。問題出在對phasing一詞的理解與翻譯上。

phasing是動詞phase的動名詞或現在分詞。查《牛津高級英漢雙解詞典》得：phase作為名詞有3個義項：①階段、時期；②位相；作為動詞，其意為“Plan or carry out sth in stage（按階段計劃或進行某事）”。按《英漢科學技術詞典》，phase. vt（動詞），有3個義項：①使相位調整，調相；②分階段（按計劃）使用；③逐步采用。

所以，從“嫦娥1號”在環地軌道上多次變軌的實際過程可知，phasing orbit中的phasing應取“分階段使用”或“逐步采用”的意義。phasing orbit應譯為“分段變軌軌道”“逐步加速軌道”或“調周期軌道”。

●地月轉移軌道（Earth睲oon transfer orbit）

簡稱“奔月軌道”。月球探測器獲得10.6～10.8千米/秒奔月速度后，離開地球向月球方向飛行的軌道，這條軌道實際上仍然是一條以地心為焦點、遠地點達到38萬千米甚至更遠的大橢圓軌道的一部分。

“嫦娥1號”的實際奔月速度是10.6千米/秒，在奔月軌道上的飛行時間大約為5天（117小時，這段路程的飛行時間不是384 400千米/10.6千米/秒＝10.1小時。由于地球引力“拽后腿”的作用，“嫦娥1號”飛行速度越來越小）。

●中途軌道修正（mid瞔ourse orbit correction）

指月球探測器等深空探測器從地球飛往目的天體在地星轉移軌道飛行過程中，對路線偏差的糾正。深空探測飛行路線長達數十萬千米至數億千米，歷時數天至數月。俗語說：“差之毫厘，謬以之千里。”初始速度或位置稍有偏差，到達目的天體的位置就會產生巨大的偏差，因此在轉移軌道階段中途，必須采取多次機動修正軌道，以保證到達目的天體在預定的偏差范圍內。

進入奔月軌道的初始速度和初始位置有非常高的精度要求。奔月初始速度誤差1米/秒，或初始高度相差1千米，到達近月點的高度就會相差幾千米。由于不可避免的初始入軌誤差，以及奔月途中太陽、地球、月球的引力攝動作用，實際飛行路線一般會略偏離預定軌道，所以，探測器在奔月途中一般要進行2～3次軌道修正。

但是，“嫦娥1號”的變軌機動的精度很高，其實際的奔月初始速度和初始位置的誤差都很小，只有0.04%，遠低于2%的預計值，因此，原計劃2～3次的中途軌道修正只進行了一次，就順利地到達了預定的距月面200千米的近月點。

●繞月軌道（lunar orbit）

探測器環繞月球運行的軌道，通常是以月心為中心或焦點的圓形軌道或橢圓軌道。探測器從奔月軌道進入繞月軌道是一個復雜的控制過程。環月探測器在到達離月球剩下66 000千米距離時，開始進入以月球引力為主的月球引力范圍。此后在月球引力作用下，相對于月球的速度逐漸增大，在到達距月球表面200千米的近月點時，相對于月球的速度已達到2.4千米/秒，大于當地的脫離速度（200千米高度上的月球脫離速度約為2.3千米/秒）。為了使探測器被月球捕獲，就必須制動減速，使速度小于2.3千米/秒，進入繞月軌道，但又不能小于當地環繞速度（200千米高度上的環繞速度約為1.59千米/秒），如果速度小于1.59千米/秒，探測器就會在月球引力作用下，撞到月球表面。

“嫦娥1號”在到達距月面200千米的近月點處，執行第一次制動，將速度從2.4千米/秒降為2.06千米/秒，進入遠月點為8600千米、周期為12小時的橢圓極軌道（通過月球的南北兩極）；第二次近月點制動，速度進一步降為1.8千米/秒，進入遠月點為1700千米、周期為3.5小時的軌道；第三次近月點制動，速度減為1.59千米/秒，進入高度為200千米、周期為127小時的圓軌道。經過精確跟蹤測量，“嫦娥1號”最終在近月點193千米、遠地點194千米的工作軌道上運行。

●軌道保持（orbit maintenance）

指航天器圍繞天體運行的軌道的高度、偏心率、傾角等軌道參數保持不變的過程。大多數情況下，指軌道高度的保持，例如，高度為1000千米以下的地球衛星，特別是高度200～300千米的低軌道衛星，因受到的大氣阻力較大，軌道高度會逐漸降低，必須利用自身攜帶的變軌發動機工作，以保持軌道高度。

對環月探測器，軌道保持更是必須掌握的技術。月球表面雖然基本上沒有大氣，環月探測器不存在像人造地球衛星那樣因大氣阻力軌道下降的問題，但是月球的質量分布很不均勻，月面某些地區密度特別大，形成所謂的“質量瘤”，月球重力場與地球重力場大不相同。異常的重力場會使環月探測器軌道的偏心率不斷增大，圓軌道逐漸變成橢圓形，同時近地點逐漸降低。根據分析，“嫦娥1號”的工作軌道若不加控制，半年后就會下降100千米。為保證一年工作壽命，“嫦娥1號”須每隔50天左右，進行一次變軌增速，以保持工作軌道高度。

●三體定向（three target orientation）

指環月探測器在繞月飛行中，使其探測儀器、通信天線、太陽電池陣分別保持對各自的目標——月球、地球、太陽定向的技術。

航天器或其某一部件始終保持朝向某一參考目標的姿態叫做“定向”。對地觀測、通信、導航等大多數衛星，它們的遙感器、通信天線或信標發射天線要對著地球，同時，衛星上的發電裝置——太陽電池陣要朝向太陽，以便進行光電轉換，為衛星上的儀器設備提供電力，所以衛星大都采用對地又對月的“雙體定向”。

“嫦娥1號”繞月飛行的主要任務是觀測月球表面地形、地貌，探測礦物與元素的含量與分布，測量月壤特性等。它的觀測儀器，也就是探測器的某個面，要始終對著月球表面。由于探測器每127分鐘繞月球一圈，也就是探測器整體要每分鐘轉動2.83°；為了保持與地球的通信聯系，“嫦娥1號”的測控通信天線要對準地球，由于月球每27.3天繞地球一周，因此通信天線需要每天轉動13.2°；為了保證太陽電池陣接受太陽光發電，電池陣需要面向太陽。由于地球帶著月球及“嫦娥1號”繞太陽公轉，電池陣要以每天約1°的速度緩慢轉動。探測器、通信天線和太陽電池陣的轉動方向各不相同，因此這種“三體定向”比地球衛星的“雙體定向”更加復雜，是環月探測器特有的一項先進的姿態控制技術。

●紫外月球敏感器（ultra瞯iolet lunar sensor）

探測器上利用月球的紫外輻射測量月球方位的敏感器。

姿態控制的依據是姿態測量。測量姿態需要有測量基準，環月探測器在繞月軌道上運行時，主要的基準就是月球。“嫦娥1號”攜帶的測量姿態用的敏感器主要是紫外月球敏感器和慣性器件。紫外月球敏感器專門用來感知月球，以確定探測器相對于月球的姿態。這是一種不同于衛星和飛船上使用的全新的敏感器。

環地運行的衛星和飛船最常用的姿態測量儀器是紅外地球敏感器。地球及其大氣層始終發出比較穩定的紅外輻射。紅外地球敏感器通過周期性掃描太空背景和地球，通過接收太空背景和地球不同強度的紅外輻射（太空背景的紅外輻射基本上為0），測量出地球中心的方位，從而確定衛星或飛船相對于地球的姿態。月球沒有大氣層，溫度變化劇烈，沒有像地球那樣穩定的紅外輻射，因此，環月探測器只能利用月球的紫外輻射來從太空的背景中發現它，確定它相對于探測器的方位，也就是探測器相對于月球的姿態，從而為“嫦娥1號”的姿態控制，包括對月、地、日三天體的定向控制，提供姿態測量基準。

參 考 文 獻

[1] 袁珂．中國神話傳說詞典．上海：上海辭書出版社，1984：9.

[2] 朱毅麟．漫話航天器命名．科技術語研究,2005，（1）：47.

[3] 朱毅麟．從月球是否屬于“深空”談起．科技術語研究,2004，（6）：26.

[4] 全國科學技術名詞審定委員會．航天科學技術名詞．北京：科學出版社,2005.

[5] 張鈺哲等．中國大百科全書?天文卷．北京:中國大百科全書出版社，1980：12.

[6] 朱毅麟．“月球衛星”的稱謂值得商榷．科技術語研究,2006，（1）:23.

[7] 朱毅麟．中國空間技術研究院的標準化衛星平臺．航天器工程，2007，（1）:10.

朱毅麟：中國空間技術研究院，100094