长途跋涉 向深空迈进
方向已经明确,准备已经就绪,前路依旧漫漫。
拉格朗日点位于太阳和地球的延长线上,由法国数学家拉格朗日1772年推导证明出,共有5个。其中,日地L2点受万有引力的干扰最小,在日地L2点上卫星消耗很少的燃料即可长期停留,因此是观测整个宇宙的理想位置,也成为此次“嫦娥二号”拓展试验,迈向深空的目的地。
奔月难,奔向150万公里深空更难。“嫦娥二号”卫星的这次旅程无疑是中国航天史上飞得最远的一次“跨越”,而在这跨越的背后,蕴藏着太多的突破与艰辛。
——“新”轨道设计。从4月1日“嫦娥二号”圆满完成既定任务到6月9日飞离月球,奔向深空只有短短两个月的时间。轨道设计面临巨大挑战,必须同时考虑日、地、月三个天体的引力场;同时,由于误差更敏感,这对卫星的精确执行能力也是一个考验。
“嫦娥二号”卫星主任设计师黄昊说,这使卫星的轨道设计复杂度大大提高,短短两个月的时间设计全新的轨道方案,在环绕目的地飞行阶段,卫星只要有任何一点扰动,都会漂离,因此在轨道设计的精度方面,要求比此前的卫星控制设计高得多。
——“远”距离跨越。从40万公里到150万公里的长途跋涉面临巨大挑战。“距离远会带来很多的问题:信号衰减,使测控的难度大大增加,现在几乎把所有的能力挖掘到了极限。”“嫦娥二号”测控系统副总设计师周建亮说。由于距离实在太远,“嫦娥二号”卫星需要具备接受更弱信号的能力。
——“长”时间旅程。从地球到月球,“嫦娥二号”用了112小时,而到达日地L2点,则要用77天。
到达日地L2点选择有很多,但考虑到“嫦娥二号”携带燃料有限,最终选择了一条最低能量轨道,尽管耗时长,但燃料消耗值最低,同时卫星携带的备用燃料也大大增强了安全性,但燃料用尽的风险始终伴随着“嫦娥”的征程。
——“准”测控保障。“嫦娥二号”的设计寿命只有半年,未来还将工作至两年的时间,这对卫星仪器设备的可靠性、实际能力都将是一个检验。
零窗口发射、精准的测控,使卫星节省了大量燃料,“嫦娥二号”的远征之旅始终能量充裕;精良的轨道设计,使原定四次的中途轨道修正只进行了一次即到达了日地L2点。
探月工程副总指挥吴志坚指出,“嫦娥二号”飞往日地L2点,可以说是中国航天领域的又一个重大跨越,成为世界首个直接从月球轨道飞赴日地L2点的航天器,标志着我们在轨道设计、飞行控制、测控、通信方面的技术有了突破,也是我们国家第一次进行一次发射、执行多个任务、多个目标深空探测的一次有益尝试。
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