嫦娥奔月古今漫谈

主要承担发射试验任务的组织指挥，卫星测试的技术勤
务保障，星箭卸车（机），转载转运，吊装对接，火箭 测试、加注及发射，火箭一、二级飞行段的测量控制， 为发射任务提供通信、气象和其他技术勤务保障。
测控系统
测控系统总指挥、总设计师分别是西安卫星测控 中心董德义、解放军总装于志坚。
以我国S频段航天测控网为主，辅以中国科学院
由火箭把卫星发射到36，000km的赤道上空，然 后做90°的转折飞行，使卫星进入轨道。
这种发射方法，在整个发射过程中，火箭都处于 动力飞行状态，要消耗大量燃料，还必须在赤道上设 置发射场，有一定的局限性。
（2）变轨发射
即先把卫星发射到高度约为200km～300km的圆形轨
道上，这条轨道叫停泊轨道。当卫星穿过赤道平面时，
嫦娥奔月
“嫦娥奔月”的神话故事，据考证最早见于战国
时期的《归藏》，西汉时的《淮南子》和东汉时的
《灵献》中均有记载。《灵献》中记载了“嫦娥化
蟾”的故事：“嫦娥，羿妻也，窃王母不死药服之，
奔月。”嫦娥遂托身于月，化为蟾蜍。这是对嫦娥 偷药的惩罚。嫦娥变成蟾蜍后，在月宫中终日被罚 捣不死药，过着寂寞清苦的生活，李商隐曾有诗感 叹嫦娥：“嫦娥应悔偷灵药，碧海青天夜夜心。”
加系统、姿态控制系 统、分离系统等9个系统组成。
发射场系统
载人航天发射场基本任务：为运载火箭、飞船有效 发射系统总指挥、总设计师分别是西昌卫星发射中心徐 宏亮、解放军总装备部工程设计所于建平。
载荷提供满足技术要求的转载、总装、测试及运输设施。
西昌卫星发射中心承担卫星发射任务，由指挥、测试发
射、测量控制、通信、气象、技术勤务6个分系统组成，
末级火箭点火工作，使卫星进入一条大的椭圆轨道， 其远地点恰好在赤道上空36，000km处，这条轨道叫转 移轨道。当卫星到达远地点时，再开动卫星上的发动 机，使之进入同步轨道，也叫静止轨道。 在嫦娥一号卫星的飞行中，先由长征三号甲火箭 送入近地点200公里、远地点51000公里、运行周期约 16小时的超地球同步转移轨道，在进入地月转移轨道 前的这一段轨道，称为调相轨道。
这种发射方法，运载火箭消耗的燃料较少，发射
场的位置也不受限制。目前各国发射同步卫星都用第
二种方法，但这种方法在操作和控制上都比较复杂。
3
2
1
四、飞船（卫星）沿轨道运动和变轨问题
1、飞船（卫星）绕地心做匀速圆周运动 飞船绕地心做匀速圆周运动，地球对飞船的万有 引力恰好提供飞船作圆周运动所需的向心力，万有引
运行管理分系统、数据接收分系统、数据预处理分系统、
成，主要任务是科学探测业务运行管理，科学数据接收、
道下行数据的接收、落地记录和地面传输；开展科学数
据的存储、归档、备份、授权发布，以及科学数据的处 理、解译、应用和研究。
地，故为体为本。日月组成明，言日月为用为变，这
是中国哲学里面的词句 。
中华千古咏梅颂月之诗更是不绝于耳，“花
间一壶酒，独浊无乡亲”，“举杯邀明月，对影
成三人”，“但愿人长久，千里共婵娟”，“人
逢喜事精神爽，月到中秋分外明”，毛主席答李 叔一与月亮有关的诗词“寂寞嫦娥舒广袖，吴刚
捧出桂花酒”这些诗句令人拍案叫绝。
当r=R（R为地球半径） 时，得到第一宇宙速度
v1
GM 7.9km / s r
2.第二宇宙速度
物体脱离地球引力进入行星轨道需要的速度，叫 做第二宇宙速度。
第二宇宙速度
v2 2v1 11.2km/s
用M表示地球质量，R表示地球的半径，m表示 物体的质量，G表示引力常量。把一个物体从地球表 面发射到无限远去，对它所需做的功W是
厉害的弓箭手，掌管着狩猎，身边常伴着她心爱的弓
箭和猎犬。每天她驾着银色的马车在夜空中奔驰，代 表了夜间的一起——寒冷、寂寞、以及亡灵的道路。 她还是未婚少女的守护神——她自己也是终身未 婚，这里面还有个悲伤的故事。
月亮女神阿蒂米斯（Artemis）非常喜欢橡树，
狩猎时一直带着她的橡树木杖。人们又把她奉为橡树
人们无尽的遐想„„探索月球，探索星空，探索未知
世界，自古以来就是人类美好的愿望和不懈的追求。 这种求知与探索，伴随着人类的成长，是人类社会持
续发展的动力。
古往今来，华夏民族对美丽的月亮给予了诗意
的赞美和丰富的遐想，人们心中的月亮，融入了丰
富深厚的民族文化内涵，嫦娥奔月、吴刚伐桂、玉 兔捣药、月下老人牵红线的美丽传说家喻户晓；李 白、苏轼等大诗人脍炙人口的咏月诗篇，抒发了多 少华夏子孙的浪漫豪情；华夏各民族古老淳朴的民
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所以，
v 42.2km / s
物体是由地面出发的，地球围绕太阳公转的线速
度v线=29.8km/s，如果物体顺着地球运动的轨道切向飞
出的话，便可借助于地球的公转速度，因而只需
△v=v′-v线=42.2km/s-29.8km/s=12.4km/s就行了。但是，
物体要飞出太阳系，要克服太阳的引力，首先要挣脱
1.对第一宇宙速度的理解
通常情况下，第一宇宙速度是对地球而言的，即
将卫星成功发送的最小速度，而这个速度在数值上等
于卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，数值为 7.9km/s。其实不同的天体都有自己的第一宇宙速度。
Mm v2 由万有引力提供向心力知 G 2 m r r
得到卫星运行速度的通式
v
GM r
嫦娥奔月古今漫谈
张海栋
二○○八年五月
主要内容

序言 月亮传说


世界探月大事记
中国探月事业四十年记


现实中的月亮
重返月球，意外发现掀起探月新高潮
嫦娥工程
“嫦娥一号”奔月
月球是距离地球最近的天体，从诞生之时就万古
不息地办随着人类的蓝色家园——地球。每到夜晚，
仰望星空，一轮皎洁的明月洒下柔和的银光，引发了
地球引力的束缚才行。故物体在地面上应该具有的动
能为
1 1 1 2 2 2 mv3 mv2 m(v) 2 2 2
故 v3 v2 (v) (11.2) (12.4) km / s 16.7km / s
2 2 2 2
二、飞船（卫星）发射
1.发射卫星到同步轨道 （1）直线发射
西晋时，蟾蜍演变成了白兔，并成为嫦娥的 “宠物”。由于怕嫦娥寂寞，人们后来又陆续加 进了吴刚、月桂树、广寒宫，嫦娥也从最初的蟾
蜍变为广寒仙子。
“嫦娥奔月”的神话故事寄托了古人飞月的美 好愿望和对宇宙的好奇。
吴刚伐桂
月亮女神
古希腊神话中的月亮女神阿蒂米斯（Artemis）。 她是太阳神阿波罗的妹妹，非常漂亮，同时也是个很
女神。在古希腊，人们祭祀月亮女神的时候，就要点
燃橡木火把，后来变成供奉甜饼并点燃蜡烛，最后演 变成为了庆祝孩子生日的方式——晚上在蛋糕上插蜡
烛，吹灭并许愿，月亮女神会保佑愿望能够实现。直
到今天，人们依然用这种方式庆祝生日。
咏月诗词
静夜思 床前明月光，疑是地上霜。 举头望明月，低头思故乡。 望月怀远 海上升明月，天涯共此时。 情人怨遥夜，竟夕起相思。 灭烛怜光满，披衣觉露滋。 不堪盈手赠，还寝梦佳期。
卫星系统总指挥兼总设计师为中国空间技术研究院
的叶培建院士。卫星系统主要任务是由卫星携带有效载
荷进入环月轨道对月球进行科学探测。卫星由中国航天 科技集团公司中国空间技术研究院为主研制，由CNC分
系统、推进分系统、数管分系统、测控数传分系统、定
向天线分系统、结构分系统、热控分系统、有效载荷分
系统、供配电分系统和语音存储装置组成；有效载荷由
dr mM GmM W G 2 dr GmM 2 R R r r R
如果物体所具有的动能足以达到上述数值，便可以 脱离地球引力的控制。即
1 Mm 2 mv2 G 2 R
而
GM gR
2 ，所以
2GM v2 2 gR 2v1 11.2km / s R
中国科学院有关单位研制，由激光高度计、CCD立体相 机、成像光谱仪、X/γ射线谱仪、微波探测仪太阳高能
粒子探测器和太阳风离子探测器等组成。
运载火箭系统
运载火箭系统总指挥、总设计师分别是中国运载
火箭技术研究院的岑拯、贺祖明。
长征三号甲运载火箭由中国航天科技集团公司中
国运载火箭研究院为主负责研制，主要任务是将卫星 送入近地点200公里、远地点5100公里、轨道倾角31度 的超地球同步转移轨道，由箭体结构、控制系统、动 力系统、遥测系统、外测安全系统、推进剂系统、附
卫星系统
运载火箭系统
发射场系统 测控系统 地面应用系统
"嫦娥一号"奔月全过程
第一步：2007年10月24日18时在西昌发射 第二步：进入地球轨道，经历三次变轨 第三步：10月31日，开始奔月，飞行38万公里 第四步：11月5日，进入月球轨道 第五步：经历三次制动，进入工作轨道 第六步：11月下旬传回第一张月球图象 第七步：绕月一年，进行科学探测 尾 声：可能撞向月球
嫦娥一号奔月全过程
结束语 鲲鹏展翅上九天揽月， 中华腾飞谱航天新篇。
从中国人第一次拥有自己的护国利剑，到年轻 的共和国的“兵器谱”日益完备；从中国人第一次
激动地仰望太空，寻找那一颗属于中国的卫星，到
今日要探测月球、欲与嫦娥相会，中国航天正在走
向黄金时代„„
一、三种宇宙速度
现实中的月亮
嫦娥工程
两类大目标
“嫦娥工程”第一期是研制嫦娥一号月球探测卫
星，它将创造中国航天器史上多个第一的记录：第一
个进入月球轨道的航天器；第一次在飞行中实现9次
变轨的航天器；第一次使用紫外敏感器进行姿态确定 的航天器和第一次实现远程测控通信的航天器。
（1）五大工程目标 （2）四大科学目标
中国人对月球有着独特的情怀，自古就流传
着嫦娥奔月的美丽神话，但也有很多疑问，月亮
运行会不会经过海底，如果真的经过海底，鱼会 不会撞坏了月中的宫殿？种种瑰丽的想象，凸显
了中华民族探知月球的愿望。自古以来也有众多
诗人赋诗于月亮，将自己对月亮的美好情怀表达
于文字当中。探月并不仅仅是科学家们的梦想，
更是诗人学者们自古的不解之情。
的甚长基线干涉天文测量系统（VLBI），并通过国
际联网增加覆盖时段，负责运载火箭发射和卫星整个
飞行任务期间的轨道测量、遥测监视、遥控操作、飞 行控制以及卫星探测计划的实施与操作管理等任务， 并通过高精度的测定轨，为地面应用系统处理科学数 据提供轨道数据保障。
地面应用系统
应用系统总指挥、总设计师分别是国家天文台的艾 国祥、李春来。由中国科学院国家天文台负责研制，由 数据管理分系统和科学应用与研究分系统5个分系统组 存储和管理，科学数据处理、应用和研究；建设北京50 米天线地面站和云南40米天线地面站，开展卫星数传信
3.第三宇宙速度
物体如果进一步挣脱太阳引力的束缚，则需要更多 的能量。挣脱太阳系而向太阳系以外的宇宙空间去，必 须具有的最小速度叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。 根据推导第二宇宙速度的同样道理可知，物体为了 挣脱太阳的引力飞出太阳系，必须具备速度
v
2GM日 R日地
式中M日=2×1030kg，R日地=1.49×1011m
（1）五大工程目标
第一期工程有五大工程目标：研制和发射我国第 1颗月球探测卫星；初步掌握月球探测探测基本技术；
首次开展月球科学探测；初步构建月球探测航天工程
系统；为月球探测后续工程积累经验。 为此，要突破月球探测卫星的关键技术；初步建 立中国的深空探测工程大系统；验证有效载荷、数据 解译等各项关键技术；初步建立中国深空探测技术研 制体系；培养相应的人才队伍。
俗民风也融会了灿烂的月球文化，而远古的“奔月”
传说更是中华民族的千年梦想。
一、月亮传说
月球在中国古代哲学中有着很深厚不可思的深情。
古人有这么一种形容“像莫大于日月”，我们这个世
界除了天、地以外，自然界所显示的最大的形象就是 太阳跟月亮。由此古代的圣贤由“日、月、上、下” 组合成了易经的“易”字，“日、月”还可以东西组 合，变成“明”字。日月组成“易”字，言无名的天
力的方向与线速度的方向垂直。若卫星的轨道平面在
地球的赤道平面上且卫星做匀速圆周运动的周期与地 球的自转周期相同，绕行方向与地球自转方向也相同 （从地球上看是自西向东），则这种卫星就是地球同 步卫星，它距地面的高度是一个定值。
（2）飞船（卫星）绕地球在椭圆轨道上运行 （3）飞船变轨
C
A
O
Ra
Rb
B
卫星系统