騰訊軍事2013-11-27 11:31
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嫦娥一號于2007年10月24日發射,成功實現了中國首次月球環繞飛行,其成果獲得歐美同行高度評價。
我國將于今年12月前后在西昌發射嫦娥三號月球軟著陸探測器,執行探月工程二期的落月探測任務。嫦娥三號這次任務不僅將實現我國航天器在地外天體的首次軟著陸,還是人類自1976年蘇聯Luna 24探測器以后發射的第一個月球軟著陸探測器。嫦娥三號探測器的發射,將拉開人類新一輪探月熱潮的序幕。
嫦娥三號是我國探月工程二期的第2顆月球探測器,在此之前,我國已經成功實施了探月一期工程,發射了嫦娥一號月球探測器,并發射了探月工程二期的先導星嫦娥二號探測器。嫦娥三號發射在即,我們有必要回頭檢視嫦娥一號和嫦娥二號的任務成果。
嫦娥一號探測成果獲國際高度評價
嫦娥一號于2007年10月24日發射,它成功實現了月球環繞飛行,獲取了月球表面120米分辨率的全月圖,并獲取了月球表面的元素分布與含量等信息。嫦娥一號在一年的設計壽命里順利完成預定任務后,在2009年3月1日以撞擊月球結束了使命。
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嫦娥二號原本只是一號的備份,一號星成功后“半路出家”改裝成現在所見的模樣,搭載高分辨率相機,為嫦娥三號探路。
嫦娥一號的全月圖分辨率較低,僅達到十多年前美國克萊門汀(Clementine)號探測器的水平,落后于同期發射的日本輝夜姬和印度月船一號探測器,不過它繪制的全月數字高程模型的精度相當不錯,而且繪制了重要元素的全月含量分布,特別是在世界范圍內首次獲得了四個頻率的月球正午和子夜的全月微波圖像,2010年獲得歐洲行星科學大會和美國航天局等機構的高度評價。
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2012年2月6日,中國探月工程公布了嫦娥2號拍攝的全月球影像圖,分辨率達7米,這是它的縮略圖。
嫦娥二號驗證了嫦娥三號部分關鍵技術
嫦娥二號月球探測器雖然被列入二期工程,作為先導星,但它實際上是嫦娥一號探測器的備份星。嫦娥一號順利完成任務后,我國科學家對備份星進行了改進,安裝性能更好的設備,并賦予嫦娥二號的編號。
嫦娥二號探測器于2010年10月1日發射升空,其主要使命是為嫦娥三號月球軟著陸探測器進行部分關鍵技術驗證。嫦娥二號驗證了嫦娥三號將要使用的地月直接轉移軌道技術、X頻段測控技術、100千米高度近月軌道捕獲等關鍵技術,并對嫦娥三號的預定落月區域虹灣地區進行了高精度的成像。
嫦娥二號攜帶了100千米高度7米分辨率的高分辨率CCD相機,拍攝了國際上分辨率最高的7米分辨率全月圖。為了對虹灣著陸地區進行高精度成像,嫦娥二號還曾變軌到15千米X100千米軌道,在18.7千米高度拍攝了1.3分辨率米的虹灣局部影像圖,這次變軌也為嫦娥三號的落月做了相應的技術驗證。
嫦娥二號拓展深空大放異彩
出乎人們意料的是,嫦娥二號完成預定任務后,開始進行深空拓展任務。2011年6月9日,嫦娥二號從月球軌道出發,于8月25日飛抵日地拉格朗日L2點,成為我國首顆人造小行星,并創造了我國航天器遠離地球170萬千米的記錄,接近了我國此前地面測控能力的極限。
航天器深空飛行的關鍵是地面測控能力,簡單地說取決于測控天線的尺寸。無線電信號會隨著距離的變大而變得微弱,因此地面對遠離地球的深空航天器進行測控、聯絡時要采用盡可能大的收發天線,以捕捉到深空航天器傳回的微弱信號。
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嫦娥二號完成預定任務后,任務開始不斷拓展,先進入地拉格朗日L2點,后又續發揮余熱,執行飛掠4179號圖塔蒂斯小行星,并在完成任務后繼續飛離地球。
我國一開始用喀什和青島的兩個18米直徑天線對嫦娥二號進行跟蹤測控。隨著喀什35米直徑和佳木斯66米直徑測控天線的建成,我國科學家決定再接再厲,讓嫦娥二號繼續發揮余熱,執行飛掠4179號圖塔蒂斯小行星的任務。2012年6月1日,嫦娥二號從L2點附近的李薩如軌道出發,開始中國航天史上最遠的一次長征。探月工程總體組織了相關單位,集中國內多臺望遠鏡,精確測定了圖塔蒂斯小行星的軌道,并在喀什、佳木斯兩個大型深空測控站和上海65米直徑天線的甚長基線干涉測量站聯合支持下,嫦娥二號最終于2012年12月13日16時30分,與圖塔蒂斯小行星以10.73千米/秒的相對速度在3.2千米距離上檫身而過,并使用CMOS監視相機為圖塔蒂斯小行星拍攝了最高分辨率10米的高清圖像。嫦娥二號拓展任務的成功,檢驗了我國的深空測控能力,為我國未來的深空探測尤其是小行星探測活動奠定了堅實的基礎。
嫦娥二號飛過4179圖塔蒂斯小行星后剩余推進劑很少,能提供的速度增量不到10米/秒,無法再有效執行其他任務。但作為一個軌道參數與地球不同的人造小行星,嫦娥二號與地球的距離繼續不斷增加,先后突破2000萬、3000萬和5000萬千米,根據2013年9月下旬國際宇航大會上公布的消息,嫦娥二號與地球的距離已經超過了5400萬千米。按現有軌道分析,到2014年7月,嫦娥二號與地球距離有望擴大到1億千米,當它飛過日地拉格朗日L3點附近時,星地最大距離可達到約3億千米。預計約24年后嫦娥二號將再次重返地球,不過那時它將在700多萬千米外掠過地球,肯定無法繼續聯系了。
作為嫦娥一號的備份星,嫦娥二號圓滿完成了先導任務,又在深空探測拓展任務中大放異彩,在我國深空探測史上寫下了光輝的一頁。