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嫦娥一号探月卫星传回来的数据处理得到的图像,标志着中华民族千年来探月梦想的实现,嫦娥一号的成功必将载人人类发展史册。接下来就让我们把目光投入到嫦娥一号这段不平凡的探月之旅。
在茫茫的巴丹吉林沙漠腹地,酒泉卫星发射中心历来是一个神秘的地方。自从中国开展航天计划以来,这里的每一个举动都会引起全球的关注。2007年10月24日,这里再一次吸引了全球的目光。担负将嫦娥一号卫星送上太空的是被誉为“金牌火箭”的长征三号甲运载火箭。在人类探月史上,美国和前苏联在20世纪的探月活动,因运载火箭故障造成的探测失利占了很大比重。因此,运载火箭的高可靠性,是确保探月成功的必要前提。这次发射是长征三号甲运载火箭的第15次发射,迄今这一型号火箭的发射成功率为100%。
此前,长征三号甲运载火箭与应用广泛的东方红3号卫星平台曾多次连接试验,每次都取得圆满成功,用这样一个“大力士”来托举在东方红三号卫星平台上研制而成的嫦娥一号卫星,再合适不过了。由于有了之前多次卫星发射的成功经验,嫦娥一号和长征三号甲火箭的吊装、测试和对接工作进行得十分顺利。
2007年10月24日18时05分。中国第一颗探月卫星嫦娥一号在西昌酒泉卫星发射中心成功发射升空。有着月亮城之称的西昌海拔1500米,这里纬度低、海拔高、气候宜人、交通便利,是发射各类卫星的理想场所。
长征三号甲运载火箭搭载着嫦娥一号卫星,通过第一、二级和第三级的第一次点火,先将卫星送入近地轨道,并在近地轨道滑行一段时间。在火箭起飞的第1249秒,三级火箭第二次点火;第1373秒,三级火箭三次点火,发动机关机;第1473秒,星箭分离成功,嫦娥一号卫星进入近地点约200千米、远地点约51000千米、运行时间为16小时的大椭圆轨道,成为一颗绕地球飞行的卫星。很快,嫦娥一号开始了它150万公里的奔月之旅。
“嫦娥奔月”是发生在大约3000年前的一个传说,而在600年前,中国有个叫万户的人曾经尝试把奔月变成现寞。万户把自己捆绑在一把椅子上,同时绑上了几十个火箭,自己则手持风筝,希望能够一飞冲天。万户叫人点燃了火箭,随着火箭爆炸的一声巨响,万户消失了。为了纪念这位人类飞天的先驱,月球上的一座环形山就是以万户来命名的。
带着中国人几千年来的奔月梦想,嫦娥一号开始了它的探月之旅。嫦娥一号卫星在近地点200公里、远地点5万公里的椭圆形轨道上运行16小时,飞行了一圈后,2007年10月25日下午,地面注入指令,卫星上的推力为50牛顿的姿态调整发动机开始点火,约4分钟后,推力为490牛顿的主发动机点火实施变轨,将卫星轨道近地点抬高到离地球约600千米的地方。
2007年10月26日下午,当卫星再次到达近地点时,卫星主发动机再次打开,巨大的推力使卫星的远地点由51000千米上升到71000千米,进入24小时轨道。此时,嫦娥一号已经成为了一颗地球同步卫星。
在24小时轨道上运行3圈后,卫星上的主发动机第三次点火,实施第二次近地点变轨,嫦娥一号卫星的远地点由71000千米提高到了120000千米,进入48小时轨道。这一时刻大约发生在2007年10月29日。
在3条大椭圆轨道上经过7天热身后,嫦娥一号卫星正式奔月。2007年10月31日,当卫星再一次抵达近地点时,主发动机打开,卫星的速度在短短几分钟之内,提高到每秒10.9千米以上,嫦娥一号获得了奔向月球的动力。进入地月转移轨道,真正开始了从地球向月球的飞越,这是整个探月工程中最关键的一步,也是最难以把握的一步。
在地月转移轨道,也就是从地球轨道到月球轨道的这段距离,嫦娥一号卫星需要飞行约114个小时。
人类探月活动的历史上,曾多次发生探测器未能实现月球的捕获而丢失在星际间的事故,这大多是由行过程中卫星姿态和速度控制不精确造成的。如果卫星在地月转移轨道近地点有每秒1米的速度误差或1千米的高度误差,飞到月球附近时都将产生几千千米的位置误差。
在高速飞行的过程中,卫星必须在地面的指令下进行中途轨道修正。一般需要进行多次修正,而嫦娥一号只修正了一次,时间是2007年11月2日。
嫦娥一号能如此准确地进入地月轨道,离不开精准的测控技术的支持。在陆地上,我国分别在青岛、北京、昆明、喀什设立了测控站。由于嫦娥一号飞行的距离是过去卫星的十倍以上,卫星发出的信号会有所衰减,使得地面接收月球探测数据的技术难度大大增加。
为此,地面应用系统专门建造了两座被称为射电望远镜的大口径天线:一座在北京密云,天线口径达50米;一座在云南昆明,口径达加米。两座大口径天线像一双巨大的眼睛,时刻注视着嫦娥一号卫星的一举一动,把卫星传输来的信息全部收集起来。同时,在太平洋上还有三艘测量船。这些测控站组成了一个庞大的测控网。
2007年11月5日,当嫦娥一号卫星飞行了30万千米后,嫦娥一号发现了月球。卫星需要进行减速制动,也就是“刹车”。只有这样,嫦娥一号才能被月球引力捕获,成为绕月飞行的卫星。这是实现绕月飞行的一个重要步骤,如果“刹车”晚了,卫星就要撞到月球上去;而“刹车”早了,则会飘向太空。
嫦娥一号卫星成功地进行了第一次近月制动,从地月转移轨道进入12小时月球轨道。从这一刻起,嫦娥一号卫星成为了真正的绕月卫星。
2007年11月6日,嫦娥一号卫星进行第二次近月制动,速度进一步降低,卫星进入3.5小时轨道,并在这个轨道上运行7圈。2007年11月7日,嫦娥一号卫星进行第三次近月制动,进入2小时的月球极月轨道。这个轨道为圆形,离月球表面200千米。这是卫星绕月飞行的工作轨道。至此,嫦娥一号的工程目标已
接下来,嫦娥一号开始准备工作了。首先,它要调整好姿态,它的探测器探头在环绕月球过程中,要始终对准月球。为了把探测结果发回到地球,卫星的通讯天线始终要保持对地球定向。而卫星上的太阳能电池要始终对着太阳。
嫦娥一号在围绕月球转动的过程中,要一直保持这三个定向,被称为三体定向。嫦娥一号有四大科学目标,第一个就是对月球表面进行三维的地图测量。从已经的图片来看,这是人类第一次对月球进行三维测量。之后,嫦娥一号还要对月球上14种有用元素进行探测。探测月壤特性,利用微波辐射计探测月壤厚度及其分布,分析月壤成熟度与表面年龄的关系。最后一项是探测地月空间环境。研究太阳风和月球的相互作用,深入认识空间物理现象对地球空间以及对月球空间的影响。
实现中华民族奔月的梦想,这是千百年来多少代华夏儿女一直期待的。而今,当历史的瞬间真正定格在这一刻,作为中国伟大探月工程的成功实践,不管是在国内还是在国外,这一国际领先技术都是具有里程碑和划时代意义的!正如国家航天局负责人说的那样,中国的探月工程及成果,对中国而言是开创性的,对世界而言,也将为国际空间研究提供宝贵的探索经验。
我们知道航天技术有三个大领域――第一个领域是人造卫星;第二个领域。载人航天;第三个领域就是深空探测。
我们国家在1970年4月24号,成功发射第一颗人造卫星东方红1号,已经实现了第一个里程碑。第二个里程碑,就是2003年,中国用自己研制的火箭和飞船,把我国第一个航天员杨利伟送上天,并且安全返回,也就实现了在航天事业上的第二个里程碑。而这次嫦娥一号绕月的完全成功,就说明我们国家在升空探测方面,实现了第三个里程碑,昭示了中国强大的综合国力。
航天事业是一个国家综合国力和科技竞争力的集中体现,是当今世界高新科技中最前沿和最具挑战性的领域。因此,对于起步相对较晚的中国航天科技,如果不掌握核心技术,不走自力更生、自主创新的发展路子,想推动祖国航天事业向前发展,是绝对不可能的。
那么,要推出更多的“中国制造”,目前的中国,具备这个能力吗?答案当然是肯定的。从“两弹一星”到“神舟”系列航天飞船,再到今天的“嫦娥”绕月,都是最好的见证。2003年,“神舟五号”载人飞船顺利升空,使中国成为继美国、俄罗斯之后的第三个实现载人航天的国家;2005年,中国“神舟六号”又成功将两名宇航员送上太空,再一次实现“真正有人参与的空间试验活动”的伟大胜利;2007年,“嫦娥一号”成功绕月,为中国跻身世界航天强国奠定了坚实的基础……所有这些,无一不是中国综合国力显著增强的象征。