截至10月13日,嫦娥二號衛(wèi)星已向地面?zhèn)骰亓?2G的科學(xué)探測數(shù)據(jù)。14日,嫦娥二號衛(wèi)星與地面進(jìn)行了天地通信鏈路測試。到15日,嫦娥二號上所有的有效載荷除CCD立體相機(jī)外已全部開機(jī),按計劃對月球進(jìn)行深入探測。至此,有專家認(rèn)為,嫦娥二號預(yù)定的主要任務(wù)已基本完成。在此重要節(jié)點(diǎn),我們特約請專家就嫦娥二號的使命及其完成的任務(wù)做一介紹。
此前,媒體普遍報道我國嫦娥二號的主要任務(wù)是要突破六大關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)六大工程目標(biāo),如突破運(yùn)載火箭直接將衛(wèi)星發(fā)射至地月轉(zhuǎn)移軌道的發(fā)射技術(shù),試驗X頻道深空測控技術(shù),驗證100公里月球軌道捕獲技術(shù),驗證100公里×15公里軌道機(jī)動與快速測定軌技術(shù),對嫦娥三號任務(wù)預(yù)選著陸區(qū)進(jìn)行高分辨率成像,等等。為什么要有這六個技術(shù)突破?作為二期工程的先導(dǎo)星,嫦娥二號衛(wèi)星到底要先導(dǎo)什么?
兩類工程目標(biāo)
如果從探月工程二期系統(tǒng)地看嫦娥二號任務(wù),可以將其工程目標(biāo)概括為要實現(xiàn)兩個目的。
第一類目標(biāo)是對嫦娥三號運(yùn)行過程的某些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行演練和驗證。
根據(jù)嫦娥三號在月面軟著陸之前的運(yùn)行過程,嫦娥二號必須對嫦娥三號運(yùn)行過程的某些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行演練和驗證:一是突破運(yùn)載火箭直接將衛(wèi)星發(fā)射至地月轉(zhuǎn)移軌道的發(fā)射與測控技術(shù);二是由于嫦娥三號將從距離月面100公里位置開始調(diào)軌,因此嫦娥二號的運(yùn)行軌道要采用100公里×100公里的極軌;三是由于嫦娥三號將從距離月面15公里處開始降落進(jìn)入軟著陸軌道,因此,嫦娥二號需要演習(xí)100公里×15公里的橢圓軌道的軌道機(jī)動與快速測定軌技術(shù);四是為保證嫦娥三號降落時的快速測軌,在嫦娥二號運(yùn)行期間要建立X頻段測控系統(tǒng)。
第二類目標(biāo)是測繪嫦娥三號預(yù)選著陸區(qū)——虹灣高分辨的精細(xì)地形地貌圖。
為了繪制嫦娥三號預(yù)選著陸區(qū)的精細(xì)地形地貌圖,嫦娥二號衛(wèi)星必須完成兩件事:一是提高CCD立體相機(jī)分辨率,在距離月面15公里拍攝時,相機(jī)的空間分辨率要接近1米;同時提高激光高度計的工作效率,從嫦娥一號激光高度計1秒鐘測1個點(diǎn)的高程提高到1秒鐘測5個點(diǎn)的高程。二是由于相機(jī)分辨率的提高和激光高度計工作效率的改進(jìn),嫦娥二號獲取的數(shù)據(jù)量會大幅提高,因此嫦娥二號衛(wèi)星必須開發(fā)和具有一種高速傳輸數(shù)據(jù)的能力,由原來嫦娥一號3兆的傳輸碼速率提高到6到12兆。
嫦娥二號任務(wù)的六大技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)都是圍繞演練、驗證嫦娥三號運(yùn)行過程的某些關(guān)鍵技術(shù)和如何繪制著陸區(qū)的高分辨地形地貌圖這兩類工程目標(biāo)服務(wù)的。
四項科學(xué)目標(biāo)
嫦娥二號制定了4個科學(xué)目標(biāo),分別是獲取月球表面三維影像、分辨率優(yōu)于10米;探測月球物質(zhì)成分;探測月壤特性;探測地月與近月空間環(huán)境。盡管這4個目標(biāo)和嫦娥一號基本相似,但由于嫦娥二號與嫦娥一號的運(yùn)行條件完全不同,因此導(dǎo)致它們的科學(xué)目標(biāo)有很大差別。
一是嫦娥二號的運(yùn)行軌道與嫦娥一號完全不同。嫦娥一號的運(yùn)行軌道是200公里×200公里的極軌,嫦娥二號將有兩種運(yùn)行軌道,即100公里×100公里極軌和15公里×100公里橢圓軌道。
二是嫦娥一號運(yùn)行的2007年到2008年間是太陽活動的低谷年,而嫦娥二號運(yùn)行的半年時間2010年到2011年太陽活動進(jìn)入了小峰年。
運(yùn)行軌道和運(yùn)行環(huán)境的改變,會給嫦娥二號任務(wù)帶來很多新的內(nèi)容。
第一目標(biāo)是高分辨三維影像圖。嫦娥二號不會再做全月三維影像圖,因為它無法再對全月面進(jìn)行全覆蓋,但它要完成諸多預(yù)選著陸區(qū)的地形地貌高分辨率的三維影像,像元分辨率要小于10米。其中,嫦娥三號著陸區(qū)——虹灣的高分辨率三維影像的空間分辨率要達(dá)到1米左右。其次,要盡量制出月球高分辨率的三維影像,像元分辨率要小于10米。此外,要將嫦娥一號與嫦娥二號的三維影像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、驗證、校正與融合,優(yōu)化數(shù)據(jù)反演和處理模型。
第二個目標(biāo)是開展太陽活動峰年期間月球表面某些元素的含量與分布探測。嫦娥一號運(yùn)行期間處于太陽活動谷年,嫦娥二號任務(wù)期間正值太陽活動的小峰年,為嫦娥二號衛(wèi)星上攜帶的γ射線譜儀和X射線譜儀提供了極為有利的探測條件,可以得到更高探測精度和更多的元素的含量與分布的科學(xué)探測數(shù)據(jù)。
第三個目標(biāo)是制作高分辨率的全月球微波圖。嫦娥二號將獲取高分辨率的全月球微波圖像,可將這個圖像與嫦娥一號任務(wù)制作出的全月微波圖的數(shù)據(jù)互補(bǔ)、相互校正和融合,將取得領(lǐng)先水平的研究成果。
第四,探測太陽活動峰年近月空間包括行星際空間、月球屏蔽區(qū)間、地球的磁鞘與磁尾區(qū)高能粒子和太陽風(fēng)離子的通量、能譜及其隨時間的變化情況,一定會有更多的新發(fā)現(xiàn)。
北京航天飛行控制中心向嫦娥二號衛(wèi)星發(fā)出指令,成功進(jìn)行第三次近月制動,控制衛(wèi)星進(jìn)入高度為100公里環(huán)月圓軌道——這一繞行周期為117分鐘的環(huán)月工作軌道又被稱為嫦娥二號的“使命軌道”。在這個軌道上,“嫦娥二號”要逗留半年,完成對月球的科學(xué)探測任務(wù)。
截至昨天,嫦娥二號衛(wèi)星已繞月飛行了110圈。
與“嫦娥一號”相比,“嫦娥二號”科學(xué)數(shù)據(jù)傳輸能力已從3兆/秒最高擴(kuò)展到12兆/秒。
嫦娥二號衛(wèi)星最重要的使命之一是降軌探測,即在距離月球15公里處拍攝未來“嫦娥三號”落月備選著陸區(qū),為后續(xù)月球軟著陸提供精細(xì)資料。按計劃,這次“大考”可能在10月底前后進(jìn)行。
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