截至10月13日,嫦娥二號衛(wèi)星已向地面?zhèn)骰亓?2G的科學探測數(shù)據(jù)。14日,嫦娥二號衛(wèi)星與地面進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立體相機外已全部開機,按計劃對月球進行深入探測。至此,有專家認為,嫦娥二號預定的主要任務已基本完成。在此重要節(jié)點,我們特約請專家就嫦娥二號的使命及其完成的任務做一介紹。
此前,媒體普遍報道我國嫦娥二號的主要任務是要突破六大關鍵技術,實現(xiàn)六大工程目標,如突破運載火箭直接將衛(wèi)星發(fā)射至地月轉移軌道的發(fā)射技術,試驗X頻道深空測控技術,驗證100公里月球軌道捕獲技術,驗證100公里×15公里軌道機動與快速測定軌技術,對嫦娥三號任務預選著陸區(qū)進行高分辨率成像,等等。為什么要有這六個技術突破?作為二期工程的先導星,嫦娥二號衛(wèi)星到底要先導什么?
兩類工程目標
如果從探月工程二期系統(tǒng)地看嫦娥二號任務,可以將其工程目標概括為要實現(xiàn)兩個目的。
第一類目標是對嫦娥三號運行過程的某些關鍵技術進行演練和驗證。
根據(jù)嫦娥三號在月面軟著陸之前的運行過程,嫦娥二號必須對嫦娥三號運行過程的某些關鍵技術進行演練和驗證:一是突破運載火箭直接將衛(wèi)星發(fā)射至地月轉移軌道的發(fā)射與測控技術;二是由于嫦娥三號將從距離月面100公里位置開始調軌,因此嫦娥二號的運行軌道要采用100公里×100公里的極軌;三是由于嫦娥三號將從距離月面15公里處開始降落進入軟著陸軌道,因此,嫦娥二號需要演習100公里×15公里的橢圓軌道的軌道機動與快速測定軌技術;四是為保證嫦娥三號降落時的快速測軌,在嫦娥二號運行期間要建立X頻段測控系統(tǒng)。
第二類目標是測繪嫦娥三號預選著陸區(qū)——虹灣高分辨的精細地形地貌圖。
為了繪制嫦娥三號預選著陸區(qū)的精細地形地貌圖,嫦娥二號衛(wèi)星必須完成兩件事:一是提高CCD立體相機分辨率,在距離月面15公里拍攝時,相機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個點的高程提高到1秒鐘測5個點的高程。二是由于相機分辨率的提高和激光高度計工作效率的改進,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。
嫦娥二號任務的六大技術創(chuàng)新點都是圍繞演練、驗證嫦娥三號運行過程的某些關鍵技術和如何繪制著陸區(qū)的高分辨地形地貌圖這兩類工程目標服務的。
四項科學目標
嫦娥二號制定了4個科學目標,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個目標和嫦娥一號基本相似,但由于嫦娥二號與嫦娥一號的運行條件完全不同,因此導致它們的科學目標有很大差別。
一是嫦娥二號的運行軌道與嫦娥一號完全不同。嫦娥一號的運行軌道是200公里×200公里的極軌,嫦娥二號將有兩種運行軌道,即100公里×100公里極軌和15公里×100公里橢圓軌道。
二是嫦娥一號運行的2007年到2008年間是太陽活動的低谷年,而嫦娥二號運行的半年時間2010年到2011年太陽活動進入了小峰年。
運行軌道和運行環(huán)境的改變,會給嫦娥二號任務帶來很多新的內容。
第一目標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行全覆蓋,但它要完成諸多預選著陸區(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。嫦娥一號運行期間處于太陽活動谷年,嫦娥二號任務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探測數(shù)據(jù)。
第三個目標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制作出的全月微波圖的數(shù)據(jù)互補、相互校正和融合,將取得領先水平的研究成果。
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,成功進行第三次近月制動,控制衛(wèi)星進入高度為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,完成對月球的科學探測任務。
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”科學數(shù)據(jù)傳輸能力已從3兆/秒最高擴展到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資料。按計劃,這次“大考”可能在10月底前后進行。
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