嫦娥三号
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嫦娥三号今日发射:首次使用涉核产品肩负三大任务
发布时间: 2013-12-02
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嫦娥三号发射创造中国航天5个首次(资料图)
中国网12月2日讯(苏向东)12月2日1:30分,嫦娥三号探测器将在西昌卫星中心用长征三号乙改进型运载火箭发射嫦娥三号。据悉,嫦娥三号探测器80%以上的技术和产品为全新研发。其中,首次使用涉核产品,成为此次嫦娥三号发射的三大难点和看点之一。目前,嫦娥三号任务各大系统一切准备就绪。
嫦娥三号全解读——
着陆当嫦娥三号完成发射、飞行到达月球时,探测器采取不同制导方式,从距月面15公里处进入动力下降阶段,经过主动减速、调整接近、悬停避障等飞行阶段,实现路径优、燃料省、误差小的安全着陆。
准备着陆器为月球车充电,对月球车进行初始化;之后月球车与地面建立通信链路,控制连接解锁机构解锁,走上转移机构;着陆器将控制转移机构运动到月面,月球车驶离转移机构,开始勘查。
勘查着陆器和月球车将依靠各种先进设备对月表进行三维光学成像、红外光谱分析;开展月壤厚度和结构的科学探测;对月表物质主要元素进行现场分析等。
■中国将首次实现
在地外天体“软着陆”
嫦娥三号任务是中国探月工程“绕”“落”“回”三步中承上启下的关键一步。此次,中国将首次实现在地外天体软着陆,并进行月面巡视勘查任务。嫦娥三号探测器也将成为1976年至今,全世界唯一再次着陆月球的航天器。此前,美国和前苏联曾成功进行了13
次无人月球表面软着陆,仅美国实现了载人登月,前苏联完成了2次月球无人巡视探测任务。
嫦娥三号任务包括“运载火箭、发射场、探测器、测控通信、地面应用”5大部分。
嫦娥三号探测器将搭载在长征三号乙改进型运载火箭上,被直接发射至地月转移轨道。该轨道为椭圆形,近地点高度为200公里、远地点高度约为38万公里。嫦娥三号探测器80%以上的技术和产品为全新研发,由着陆器和巡视器两大部分组成,巡视器也称为月球车。着陆月面后,在测控系统和地面应用系统的支持下,嫦娥三号探测器携带的科研仪器将开展科学探测,月球车随后也会从探测器中被释放,实现月面行走探测。
■三大探测任务:
“测月”、“巡天”、“观地”
据国家国防科技工业局新闻发言人吴志坚介绍,嫦娥三号肩负着三大探测任务,主要包括月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查以及地球等离子体层探测和月基光学天文观测。有人形象地将这三大任务概括为“测月”、“巡天”、“观地”。
“测月”的任务主要由测月雷达完成,它被安装在月球车的“腹部”,可以测月球地底下30米深土壤层的结构和100米深的次表层结构。这在国际上是第一次。据浙江籍航天专家、《国际太空》杂志执行主编庞之浩研究员介绍,对月壤的了解,最重要的用途之一就是可以估计月球上氦3的储量和分布。氦3是一种理想的清洁能源,可以用于核聚变发电,一百吨氦3就足够地球全球用一年。据保守估计,月球上现有氦3一百万吨,月球也因此被认为是人类理想的能源基地,被喻为“21世纪的波斯湾”。
月球车巡视时,原地守候的着陆器还肩负着“巡天”和“观地”两大重任。着陆器上安装的天文月基光学望远镜,由望远镜主体、反射镜转台组成,能在月球对各种天文变源的亮度变化行为进行长时间连续监测并拍照,把数据传回地球。这相当于人类第一次把“天文台”架到了月球上。
着陆器上的极紫外相机则主要对地球赤道附近等离子体层进行极紫外成像探测。嫦娥三号月面软着陆后,离地球38万公里,能够看到地球等离子层的全貌。通过对地球周围的等离子体层产生的辐射进行全方位、长期的观测研究,获取地球等离子体层三维图像,有助于了解太阳和地球的相互关系。
此前,中国的嫦娥一号和嫦娥二号两次任务已获得了丰硕的月球探测成果。例如,嫦娥一号获得了120米分辨率全月球影像图、三维月球地形图等,借助嫦娥一号获取的数据,中国编制了首幅月球虹湾区域的地质图和构造纲要图,首次获得白天和黑夜的全月球微波影像图,并提出了月球岩浆洋结晶年龄为39.2亿年和月球东海盆地倾斜撞击成因的新观点。
嫦娥二号则进一步获得了7米分辨率月球三维影像,在澄海对峙区发现了月表剩磁所引起的微磁层的存在,初步对月面的铀、钾、钍、镁、铝、硅、钙等元素进行了分析,深入研究了全月球亮温温度分布和月壤特征。并完成了对日地拉格朗日2点附近的空间环境探测,在国际上首次实现对图塔蒂斯小行星的近距离交会探测,并获得10米分辨率的小行星图像。目前,嫦娥二号与地球间的距离已突破6000万公里,预计最远将飞行到距地球约3亿公里处。
■发射任务三大难点解析
据西昌卫星发射中心党委书记孙保卫介绍,嫦娥三号任务是中心执行的第83次发射
任务,面临许多新问题、新挑战,绝不是嫦娥一号、嫦娥二号的简单重复。难点突出表现在三个方面:一是发射窗口窄、时间短;二是首次使用涉核产品;三是系统庞大、协调面广。
为此,西昌卫星发射中心做了大量充分的准备工作。比如,新增了安防系统,探测器、火箭加注前组织专项质量评审,发射前组织四次总检查等。同时,测控系统完成了嫦娥三号探测器模型建模仿真,针对窄窗口情况,准备了多个软件版本。指挥决策系统进行了全面的更新,通信系统完成了电视监视系统建设。此外,还成立了应急处置联合指挥部。
■“落月”:真正的高风险
据探月工程副总指挥李本正介绍,月球探测在全世界范围都属于难度较大的航天任务,嫦娥三号肩负“落月”任务的探月工程才是真正的高风险。据悉,目前,世界上共进行了129次“环月”和“落月”探测活动,有66次成功,63次失败,成功率仅有51%。
李本正说,此次中国嫦娥三号任务面临“地面试验验证”“多窗口、窄宽度准时发射”“月面软着陆”“探测器和月球车分离”“月地间遥操作”“月面生存”“测控通信”七大难点,可以说是中国航天领域迄今最复杂,难度最大的任务。因此,针对此次任务可能出现的问题,有200多个预案可随时启动。
另一个对高风险的直观认识,可依据“工程环节、零部件多与少”判断。据科普作家、中国科技馆副研究员赵洋介绍,环节越多,可靠性越差。
一架航天飞机需要数百万个零部件,假设每个零部件的可靠性是99%,两个零部件的
可靠性就是两者可靠性相乘的结果,约为98%。以此类推,零件越多,可靠性越小,也因
此有了“美国不再发展航天飞机因其可靠性差”的说法。
至于嫦娥三号,其具体可靠性数据尚不得而知,但究其环节而言,赵洋说,运载火箭将嫦娥三号探测器直接送入地月转移轨道,探测器在轨飞行几天,近月制动将被月球捕获,进入环月圆轨道,运行几天后,嫦娥三号变轨进入椭圆轨道,再经过一段时间即可实现“落月”。其后,巡视器(俗称月球车)将从着陆器里“走”出来,并完成在月面上的巡视,如此算下来,“落月”任务比单纯的“绕地”任务多的“不只一个两个环节”。