全方位解密嫦娥二號
9月25日,2號、3號固定發(fā)射塔和總裝廠房呈三角形巍然屹立在山澗。
新華網(wǎng)西昌9月29日電(記者王玉山、李清華、白瑞雪)作為中國探月工程的二期先導(dǎo)星,嫦娥二號與她的“姐姐”嫦娥一號相比,共有7個方面的改進(jìn)和不同。
關(guān)鍵技術(shù)不同:嫦娥二號將開展6大技術(shù)驗(yàn)證
嫦娥二號將試驗(yàn)探月工程二期部分關(guān)鍵技術(shù),進(jìn)一步深化月球科學(xué)探測。
與嫦娥一號相比,嫦娥二號將由“長征三號丙”運(yùn)載火箭發(fā)射至近地點(diǎn)高度200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約400000公里的地月轉(zhuǎn)移軌道。衛(wèi)星與火箭分離后,在地面測控支持下,經(jīng)中途修正,在近月點(diǎn)自主實(shí)施制動,實(shí)現(xiàn)月球捕獲,變軌后進(jìn)入100公里環(huán)月圓軌道。在環(huán)月運(yùn)行期間,衛(wèi)星將擇機(jī)實(shí)施軌道機(jī)動,進(jìn)入100公里×15公里的橢圓軌道,開展技術(shù)驗(yàn)證和二期工程備選著陸區(qū)成像試驗(yàn);試驗(yàn)完成后,返回100公里環(huán)月圓軌道,開展月球科學(xué)探測。
嫦娥二號在飛行任務(wù)期間,將開展6大技術(shù)驗(yàn)證:一是配合運(yùn)載火箭驗(yàn)證地月轉(zhuǎn)移軌道直接發(fā)射技術(shù);二是搭載輕小型化X頻段深空應(yīng)答機(jī),配合我國新建的X頻段地面測控站,試驗(yàn)X頻段測控技術(shù);三是驗(yàn)證距月面100公里近月制動的月球軌道捕獲技術(shù);四是驗(yàn)證100公里×15公里軌道機(jī)動與飛行技術(shù);五是試驗(yàn)遙測信道低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)編碼技術(shù),月地高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)及降落相機(jī)技術(shù);六是對備選著陸區(qū)進(jìn)行高分辨率成像試驗(yàn)。
此外,在嫦娥一號的基礎(chǔ)上,嫦娥二號改進(jìn)了有效載荷性能,提高了對月科學(xué)探測精度,完成4類科學(xué)探測,即獲取更高精度月球表面三維影像,分辨率由嫦娥一號的120米提高至優(yōu)于10米,同時還將探測月球物質(zhì)成分、月壤特性以及地月與近月空間環(huán)境。
頻段不同:嫦娥二號首次使用高靈敏度X波段深空應(yīng)答機(jī)技術(shù)
與嫦娥一號使用的S頻段相比,嫦娥二號首次使用X頻段。探月二期工程將采用X波段測控體制,嫦娥二號對此體制將進(jìn)行先期驗(yàn)證。
目前,國內(nèi)型號中尚無星地X波段測控體制應(yīng)用的實(shí)踐,X波段深空應(yīng)答機(jī)的研制涉及設(shè)計(jì)、器件和工藝等一系列難點(diǎn),將重點(diǎn)解決低信噪比的載波捕獲與跟蹤以及在解調(diào)損耗緊張、低信噪比條件下保持較高的靈敏度等關(guān)鍵技術(shù)。其難點(diǎn)主要有兩個方面:一是低信噪比下的載波捕獲跟蹤算法,二是小型化、低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)。
為此,設(shè)計(jì)人員采取了以下措施進(jìn)行解決,一是進(jìn)行低信噪比下的載波捕獲數(shù)字處理算法的仿真驗(yàn)證,采用數(shù)字基帶處理技術(shù),采用FPGA+DSP的框架,在保證精簡電路同時,提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性;二是單機(jī)、分系統(tǒng)聯(lián)試及星地對接試驗(yàn)全面驗(yàn)證。
“嫦娥二號”將試驗(yàn)軟著陸技術(shù) 來源:中央電視臺
軌道設(shè)計(jì)不同:嫦娥二號軌道設(shè)計(jì)有四點(diǎn)變化
一是嫦娥一號是由運(yùn)載火箭送入環(huán)繞地球的橢圓軌道,再利用衛(wèi)星自身推力進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,而嫦娥二號則是由運(yùn)載火箭直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道;
二是近月制動點(diǎn)軌道高度由嫦娥一號的200公里變?yōu)殒隙鸲柕模保埃肮铮?/p>
三是環(huán)月軌道由嫦娥一號的200公里變?yōu)殒隙鸲柕模保埃肮铮?/p>
四是嫦娥二號將把軌道高度降低至100公里×15公里,對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行成像。
軌道高度不同:軌道變化將給嫦娥二號帶來一系列影響
與嫦娥一號200公里×200公里軌道不同,嫦娥二號的環(huán)月軌道調(diào)整為100公里圓軌道、100公里×15公里橢圓軌道。 #p#page_title#e#
這一軌道變化對衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)、各分系統(tǒng)適應(yīng)性方面將帶來全局性影響。相比200公里×200公里軌道,低軌道飛行會帶來更大的紅外熱流和月球攝動影響,對軌道預(yù)報(bào)、軌道控制、測定軌精度提出了更高的要求,也對星上熱控、GNC、供配電等分系統(tǒng)帶來影響。在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方面需調(diào)整飛行程序,協(xié)調(diào)與運(yùn)載火箭系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、地面應(yīng)用系統(tǒng)間的接口。在適應(yīng)性修改方面,需適應(yīng)性調(diào)整熱控設(shè)計(jì)、擴(kuò)大紫外敏感器視場、設(shè)計(jì)飛行程序,核算功率平衡、定向天線指向和傳輸時間等。
針對軌道變化帶來的一系列難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn),嫦娥二號在設(shè)計(jì)和驗(yàn)證環(huán)節(jié)主要采取了5方面措施加以保證:一是模飛驗(yàn)證及星地?zé)o線聯(lián)試;二是軌道設(shè)計(jì)專題控制;三是軌道第三方復(fù)核;四是系統(tǒng)充分協(xié)調(diào)溝通;五是飛行程序分階段安排4次評審。
攜帶相機(jī)不同:嫦娥二號上面安裝了四個微小相機(jī)
與嫦娥一號攜帶的CCD立體相機(jī)不同,嫦娥二號衛(wèi)星安裝了3臺監(jiān)視相機(jī)與一臺降落相機(jī)。3臺監(jiān)視相機(jī)即490N發(fā)動機(jī)監(jiān)視相機(jī)、定向天線監(jiān)視相機(jī)及太陽翼監(jiān)視相機(jī)。
太空中溫度條件、輻射條件非常惡劣,相機(jī)的可靠性安全性設(shè)計(jì)采用了諸多措施,并在地面進(jìn)行了各種環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證,充分考核了其性能,確保相機(jī)在這種惡劣環(huán)境下順利完成各項(xiàng)任務(wù)。
相機(jī)通過系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)可做到手掌大小,重量僅三四百克,集成了光、機(jī)、電、熱等先進(jìn)技術(shù),能夠承受衛(wèi)星發(fā)射過程的強(qiáng)烈力學(xué)沖擊,并能在惡劣的太空環(huán)境下使用。相機(jī)集成了自動拍攝、實(shí)時圖像壓縮等智能操作,具備“動靜相宜”的拍攝能力,并能做到長壽命,高可靠。
嫦娥二號安裝的降落與監(jiān)視相機(jī),可為其他航天活動的在軌監(jiān)視提供重要的參考價(jià)值。該類型的相機(jī)在空間活動監(jiān)視、深空探測、交會對接等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
嫦娥二號攜帶的3臺監(jiān)視相機(jī)與一臺降落相機(jī)獲得的圖像,可為整星提供重要的數(shù)據(jù)資料,并有利于探月工程成果的展示和宣傳,激勵人們了解航天、參與航天、熱愛航天的熱情。
制導(dǎo)導(dǎo)航與控制不同:嫦娥二號GNC(制導(dǎo)導(dǎo)航與控制)系統(tǒng)有三大創(chuàng)新
嫦娥二號GNC產(chǎn)品在主要繼承嫦娥一號的基礎(chǔ)上,通過軟、硬件的修改,實(shí)現(xiàn)了3大技術(shù)創(chuàng)新:一是通過紫外敏感器的軟、硬件修改,實(shí)現(xiàn)了近月與環(huán)月的輔助導(dǎo)航;二是通過GNC軟件升級,實(shí)現(xiàn)了更加靈活的軌道控制,可以實(shí)現(xiàn)非測控區(qū)的軌道控制,并可在變軌后當(dāng)圈進(jìn)入對月定向;三是實(shí)現(xiàn)了載荷與敏感器互用,紫外敏感器增加了拍圖與傳圖功能,能夠拍攝月球的130米分辨率的紫外圖像,并能覆蓋月面80%以上的區(qū)域。