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嫦娥一号探月卫星

嫦娥一号是我国第一个月球探测卫星,以我国古代神话人物嫦娥的名字命名,由中国空间技术研究院承担研制。嫦娥一号于2007年10月24日18时05分在西昌卫星发射中心成功发射。嫦娥一号主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。嫦娥一号运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上,嫦娥一号工作寿命1年。在经过494天的飞行之后,2009年3月1日,嫦娥一号撞击月球。

嫦娥一号的成功发射,使中国成为继前苏联、美国、欧洲航天局、日本之后,世界第五个发射月球探测器的国家或地区。

卫星名称嫦娥一号类型月球探测卫星
研制国家中国研制单位中国空间技术研究院
发射时间2007年10月24日18时05分发射场西昌卫星发射中心
运载工具长征三号甲运载火箭设计寿命1年
实际运行时间494天

卫星简介

嫦娥一号于2005年年底完成了卫星初样产品的研制和相关试验,2006年10月前完成探月卫星正样产品的设计、研制、总装、测试和各项试验,2007年8月已完成了产品研制,并通过了各项试验考核验证。

嫦娥一号卫星选用东方红三号卫星平台,并进行了适应性改造。其外形与东方红三号卫星相似,卫星本体为一个2.22米×1.72米×2.2米的六面体,两侧各装有一个大型展开式太阳电池翼,当两侧太阳翼完全展开后,最大跨度可以达到18米,重量为2350千克,设计工作寿命为一年,将运行在距月球表面200千米高的极月圆轨道上。

嫦娥一号由结构与机构,热控制,供配电,制导、导航与控制,推进,数据管理,测控数传,定向天线和有效载荷等9个分系统组成。这些分系统各司其职、协同工作,保证月球探测任务的顺利完成。其中星上有效载荷用于完成对月球的科学探测和试验,其它分系统则为有效载荷的保障系统。嫦娥一号卫星将直接执行月球表面三维影像探测、月表化学元素与物质探测、月壤厚度探测和地月空间环境探测等4项科学任务。

科学探测任务

一、获取月球表面三维立体影像,精细划分月球表面的基本构造和地貌单元,进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究,为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据,并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等。

二、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布,绘制各元素的全月球分布图,月球岩石、矿物和地质学专题图等,发现各元素在月表的富集区,评估月球矿产资源的开发利用前景等。

三、探测月壤厚度,即利用微波辐射技术,获取月球表面月壤的厚度数据,从而得到月球表面年龄及其分布,并在此基础上,估算核聚变发电燃料氦-3的含量、资源分布及资源量等。

四、探测地球至月亮的空间环境。月球与地球平均距离为38万公里,处于地球磁场空间的远磁尾区域,卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体,研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用。

结构系统

卫星平台

嫦娥一号卫星选用东方红三号卫星平台,并进行了适应性改造。其外形与东方红三号卫星相似,卫星本体为一个2.22米×1.72米×2.2米的六面体,两侧各装有一个大型展开式太阳电池翼,当两侧太阳翼完全展开后,最大跨度可以达到18米,重量为2350千克,设计工作寿命为一年,将运行在距月球表面200千米高的极月圆轨道上。

卫星结构

嫦娥一号星体为立方体,两侧各有一个太阳帆板,最大跨度达18.1米,重2350千克,工作寿命一年。它将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。

该卫星平台由结构分系统、热控分系统、制导,导航与控制分系统、推进分系统、数据管理分系统、测控数传分系统、定向天线分系统和有效载荷等9个分系统组成。这些分系统各司其职、协同工作,保证月球探测任务的顺利完成。星上的有效载荷用于完成对月球的科学探测和试验,其它分系统则为有效载荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保证服务。

搭载设备

根据我国探月卫星工程的四大科学目标,在嫦娥一号上搭载了8种24台件科学探测仪器,重130千克,即微波探测仪系统、γ射线谱仪、X射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测器、太阳风离子探测器、CCD立体相机、干涉成像光谱仪。

发射历程

发射入轨

2007年10月24日18时05分,搭载着我国首颗探月卫星嫦娥一号的长征三号甲运载火箭西昌卫星发射中心三号塔架点火发射。长征三号甲运载火箭在发射嫦娥一号卫星时,通过第一、二级和第三级的第一次点火,先将卫星送入近地轨道,并在近地轨道滑行飞行一段时间。

火箭起飞第1249秒,三级火箭第二次点火;

第1373秒,三级火箭二次点火发动机关机。

第1473秒,星箭分离成功,嫦娥一号卫星进入近地点约200千米、远地点约51000千米、运行时间为16小时的大椭圆轨道,成为一颗绕地球飞行的卫星。

变轨制动

2007年10月25日下午,地面注入指令,卫星上推力为50牛顿的调姿发动机开始点火,约4分钟后,推力为490牛顿的主发动机点火实施变轨,将卫星轨道近地点抬高到离地球约600公里的地方。

2007年10月26日下午,当卫星再次到达近地点时,卫星主发动机再次打开,巨大的推力使卫星上升到24小时轨道。在24小时轨道上运行3圈后,卫星上的主发动机第三次点火,实施第二次近地点变轨,嫦娥一号卫星进入48小时轨道。

2007年10月31日,当卫星再一次抵达近地点时,主发动机打开,卫星的速度在短短几分钟之内提高到10.916千米/秒以上,进入地月转移轨道,真正开始了从地球向月球的飞越。

2007年11月5日前后,嫦娥一号卫星到达距月球200千米位置,进行减速制动。

2007年11月5日,从地月转移轨道进入12小时月球轨道。

2007年11月6日前后,嫦娥一号卫星进行第二次近月制动,速度进一步降低,卫星进入3.5小时轨道,并在这个轨道上运行7圈。

2007年11月7日前后,嫦娥一号卫星进行第三次近月制动,进入127分钟月球极月轨道。这是卫星绕月飞行的工作轨道。这个轨道为圆形,离月球表面200千米。

进入绕月轨道

建立月球工作轨道后,嫦娥一号卫星携带的“8种武器”将开始大显身手,为完成4大科学目标展开紧张而忙碌的工作。如果不出意外,卫星所携带的CCD立体相机在11月下旬就可以传回第一张月球照片,这是绕月成功的重要标志。干涉成像光谱仪、激光高度计、CCD立体相机将共同完成第一个科学目标,即获取月球表面三维立体影像;γ射线谱仪、X射线谱仪将携手对月球表面有用元素及物质类型的含量和分布进行辨析。首次被应用到月球探测中的微波探测仪,将对月壤厚度和氦-3资源量展开探测;而由太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器组成的空间环境探测系统,将通过不间断地捕捉质子、电子和离子,对4万到40万千米范围的“地—月”空间环境展开探测。

搭载了歌曲30首

嫦娥一号卫星还搭载了30首歌曲,但是普通电视电台不能收到嫦娥歌曲信号。由于月球距离地球40万公里,地面上不可能像听收音机一样接收。只能用天线把数据调制成S波段数据,地面接收后再把它处理出来,再把这个数据文件放到发射塔上发射,收音机就听得见,也可以到网上下载。

这30首播放歌曲清单:

1、《谁不说俺家乡好》

2、《爱我中华》

3、《歌唱祖国》

4、《梁山伯与祝英台》

5、《我的祖国》

6、《走进新时代》

7、《二泉映月》

8、《黄河颂》

9、《青藏高原》

10、《长江之歌》

11、《在希望的田野上》

12、《春天的故事》

13、《七子之歌》

14、《我的中国心》

15、《高山流水》

16、《草原上升起不落的太阳》

17、《中国人》

18、《贵妃醉酒》选段

19、《难忘今宵》

20、《歌声与微笑》

21、《春节序曲》

22、《半个月亮爬上来》

23、《游园惊梦》选段

24、《富饶辽阔的阿拉善》

25、《十二木卡姆选曲》

26、《东方之珠》

27、《在那遥远的地方》

29、《我是中国人》

30、《但愿人长久》

特别选用曲目:

1、《义勇军进行曲》

2、《东方红》

技术难点

1、轨道设计与飞行程序控制问题

2、卫星姿态控制的三矢量控制问题

3、卫星环境适应性设计移动图片

4、远距离测控与通信问题

意义

技术创新

探月工程是继人造地球卫星、载人航天之后,中国航天活动的第三个里程碑。嫦娥一号卫星首次绕月探测的圆满成功,树立了中国航天的第三个里程碑,突破并掌握一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术,使我国成为世界上为数不多的具有深空探测能力的国家,实现了多个中国航天史及航天器的“第一”:第一次研制并成功发射中国首颗绕月探测卫星;第一次实现了绕月飞行和科学探测;第一次形成了深空探测任务的总体设计思路和研制流程,这些都充分体现出我国综合国力显著增强,自主创新能力和科技水平不断提高。

积累经验

作为第一颗月球探测卫星,嫦娥一号卫星的研制过程攻克了很多近地卫星不曾遇到的难题,开辟了中国航天的新领域,为中国执行未来的深空探测任务积累了丰富的经验。

娥一号卫星开展的在轨试验,充分利用卫星的延寿期,获得了大量有价值的试验数据,为嫦娥二号嫦娥三号卫星的研制,提供了基础数据,对我国月球探测二期工程的开展和其它深空探测计划的实施,具有重要的工程意义、科学意义和实践意义。嫦娥一号卫星所开展的各项后续试验,一直是在有组织、有计划、分步骤进行的,试验的整个过程充分体现了目的明确,策划充分,方案细致,把握风险,步步推进的特点,最大限度地充分挖掘和发挥了卫星的潜能,取得了重要的科研成果。

促进经济

虽然针对“嫦娥奔月”带来的经济效益还没有一个准确的数字,但美国的“阿波罗计划”给我们提供了借鉴,当年,“阿波罗计划”投资了256亿美元,但它同时创造了3000多项新技术,带动了美国高新技术的全面发展和工业繁荣,据估算,“阿波罗”计划的实施,每投入1美元,最后都能产生4—5美元的经济回报。大到直径50米的射电望远镜天线,小到防爆配电箱,嫦娥一号工程的不少配套产品都来自民营企业。在我国航天领域,很多高科技原材料、元器件,从国外采购成本高,国有企业自行研制时间长,从民营企业中采购军民两用产品,成了实惠的选择。航天技术能为医院创建无菌环境,原来用于确保宇航员呼吸洁净空气的技术,已经被医院用来杀灭细菌和病毒;另外,宇航员使用的水循环处理设备,将来可以用于净化被污染的泉水,达到符合饮用的标准。

获得影像

获取“全月面三维影像”是嫦娥一号卫星取得的重要成果之一。在一年的时间里,该卫星按计划完成了南北纬70度的全月面的三维成像,并首次获取了月表极区的全部影像。根据中国探月工程指挥部的决定,卫星还开展了月球两极影像拍摄试验,至2008年7月1日,完整获取了月球两极的影像数据,补充制作了月球极区影像图。

完成使命

在经过494天的飞行之后,2009年3月1日,嫦娥一号以撞击月球的方式,结束了它的工作使命。探月工程首席专家欧阳自远评价“即使悲壮也值得”。

嫦娥一号卫星于2009年3月1日下午15时36分开始减速,经过37分钟的减速,卫星成功落在月球的丰富海区域。据北京航天飞控中心的最后确认:嫦娥一号卫星对月球的撞击点位于南纬1.50度,东经52.36度。北京天文馆馆长朱进说,“丰富海”是一个月海的名字,从撞击坑的坐标来看,是距离月球赤道比较近的一个点,从地球上能看到。

嫦娥一号卫星在轨运行一年中,共传回1.37TB(1TB=1024GB)的有效科学探测数据,获取了全月球影像图、月表部分化学元素分布等一批科学研究成果,圆满实现工程目标和科学目标。

中国为什么要探月?

月球上带来的石头

1978年5月28日,中美建交前夕,美国派遣总统国家安全事务顾问访问中国。作为见面礼,他带来了卡特总统向中国送上的一份珍贵礼物——一块从月球上带来的石头。这块石头指尖般大小,铸在一个类似于凸透镜的有机玻璃盒内,质量仅仅1克;除了这块月球岩石,还有另一份珍贵礼品,一面美国航天员带上月球的中国国旗,这是一面尺寸很小的国旗。

当时还是研究员的欧阳自远主持研究这小小的月岩。他只取了一半拿来研究,另一半送到北京天文馆,让大家观赏。北京天文馆把剩下的半克月岩镶嵌在透明的有机玻璃里,珍藏了起来。至今,在北京新落成的天文馆里,人们还能看到当年保存下来的另外半克月岩。

正是这一克月球岩石标本,极大的激励了中国航天人对月球探测的向往。

被否决的铁标“烙”月

“其实在1992年前后,国内就已有科学家提出了‘嫦娥奔月’的想法。”当时为迎庆1997年香港回归,有人提出利用运载火箭往月球上发射一个象征中国的铁质标志,永远地将其“烙”在月球上,以此扬国威、鼓志气。

这个设想当时在科学界引起了很大的争议,“这完全是从政治角度考虑的,基本上没有什么科学研究价值,而且还费钱。所以当报告打到中央后,被时任国务院总理的李鹏否决了。”

2001年,欧阳自远牵头制订的“发射绕月卫星”第一期科学目标和有效载荷配置终于通过国家评审。2003年9月,国务院批准了这个计划。

探月工程立项

从1998年正式开始规划论证月球探测工程,到2004年1月绕月探测工程立项之时,国防科工委为推动工程立项作了大量工作,得到了各界的广泛支持。国家领导人胡锦涛、温家宝也多次对我国探月工程作出重要指示。

2004年11月19日,绕月探测工程总体由方案设计阶段正式转入初样研制阶段。2005年12月29日,绕月探测工程总体由初样阶段转入正样研制阶段。

2007年8月,嫦娥1号探测器、长征3号甲运载火箭完成了出厂评审,测控系统、发射场系统和地面应用系统完成建设。2007年8月10日,国防科工委宣布绕月探测工程正式转入发射实施阶段。2007年10月,嫦娥1号将开始她激动人心的奔月之旅。

中日探月对比

2007年9月14日,日本月亮女神号月球探测器发射升空。2007年10月24日,中国探月卫星“嫦娥一号”发射升空。前后相隔仅40天。我们来对比一下中日探月计划。

中国于2004年启动嫦娥工程,而日本探月计划始于1999年。

两国探测器均以女神的名字命名。月亮女神的名字叫“辉夜姬”。她是日本家喻户晓的民间传说中美丽的月亮公主,她出生时落入凡尘,最后又回到了她本该属于的月宫。而嫦娥是我国古代神话——“嫦娥奔月”的主角,是射日英雄后羿的妻子,偷吃丈夫的长生不死药,升天来到月球广寒宫的。

日本“月亮女神”号,耗资4.84美元,重3吨,携带14种探测仪器,设计寿命1年,运行在100公里高的月球极轨道上。

我国“嫦娥一号”,重2.35吨,携带6套24伯探测仪器,设计寿命1年,运行在200公里高的月球极轨道上。 

对于日本月球探测器在中国之前发射,部分中国民众表达出了些许遗憾,即极希望中国探月工程能够走在日本人的前边,相信这样的心态,也应是大部分国人的真实想法。是中国人就没有不爱国的,希望国家强大科技领先是极其正常的情感部分。

嫦娥一号探月卫星
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最新更新:2015-08-07 11:00
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