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总设计师叶培建:嫦娥一号卫星攻克四大难关

  新华网北京10月26日电(记者李宣良、黄书波)“‘嫦娥’绕月是我国深空探测的第一步。为了实现一期工程的工程目标和科学目标,我国科学家先后攻克了四大难关。”绕月探测工程卫星系统总指挥、总设计师叶培建院士在接受新华社记者采访时说。

  首先是轨道设计问题。与以往我国发射的所有卫星相比,嫦娥一号轨道设计的难度最大,因为它涉及地球、月球、卫星三体运动条件,而以往只需考虑地球、卫星相对运动条件。经过科学家的精心计算和多次推演,终于设计出了符合工程要求的复杂轨道。卫星首先由运载火箭送入地球大椭圆轨道,利用自身推进系统经过调相轨道3次加速,进入地月转移轨道。卫星在地月转移轨道运行114小时后,进入月球捕获轨道,进行3次制动,分别经过3个不同轨道阶段进入月球的目标轨道,执行预定任务。

  其次是热控问题,也就是卫星表面和内部的热量控制问题。嫦娥一号运行的空间环境比较复杂,“地—月”空间的强辐照环境会对卫星的电子器件产生很大影响;而且月球在对日面、背日面条件下的温度变化梯度很大,对卫星搭载的各种探测器的温控要求更高。由于要经历复杂的热环境,热控技术必须适应复杂的外部温度变化,以保证星上所有设备处在正常的工作温度范围。

  再次是远距离测控与通信问题。以前我国发射的最远的探测卫星,距离地球不到8万公里,而嫦娥一号与地球的飞行距离达到38万公里,这给测控系统的传输能力带来了挑战。同时,为实现绕月飞行,嫦娥一号需经历复杂的轨道转移过程,其间的测控任务对星上和地面测控系统提出了更高要求。在我国尚未建成深空测控网的情况下,目前采用航天测控网和天文观测网相结合的办法,基本可满足嫦娥一号绕月的要求。

  最后是卫星姿态控制问题。在绕月飞行期间,嫦娥一号要一直保持对月、地、日三个天体定向,各种探测器要保持对月定向,以完成科学探测任务;卫星发射和接收天线要保持对地定向,以将科学数据传回地球,供地面应用系统研究;为了使电池阵尽量获得日照,卫星的太阳能帆板要保持对日定向。在卫星运行期间,月、地、日三个天体都是相对运动的,姿态控制是三矢量控制过程,需要在卫星整体布局、质量分布、多轴控制跟踪等方面进行很多新的理论研究。

  “这4大问题既是工程的难点,也是技术创新点。”叶培建说,“这些问题涉及许多科学技术的前沿领域,对它们的成功攻克,将使我国在相关领域发生跨越式发展,体现出科学探索工程对科技的拉动作用。”

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