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專家詳解“嫦娥二號”五大系統(tǒng)最新關(guān)鍵技術(shù)(3)

2010年10月01日 11:33 來源:科技日報 參與互動(0)  【字體:↑大 ↓小

  測控系統(tǒng):將牽引“嫦娥”和“月宮”親密接觸

  嫦娥二號測控系統(tǒng)總設(shè)計師錢衛(wèi)平介紹,由于月球和地球的時空關(guān)系,嫦娥二號的發(fā)射窗口非常受限,只有10月1日、2日、3日,每天只有30多分鐘的窗口,其精度要求非常高。

  嫦娥二號進入環(huán)月軌道后,將擇機進入100公里×15公里的橢圓軌道。這對測控技術(shù)是一次嚴峻的考驗。

  錢衛(wèi)平說,月球上的高山和溝谷與地球大體相似,最高的山達到萬米以上,要在距月球15公里的高度飛行,對測控精度要求非常高。同時,當衛(wèi)星飛至月球背面時,地面無法監(jiān)視其狀態(tài),若控制不好,便存在撞月的危險。此外,月球上的質(zhì)量分布并不均勻,有些地方引力小,有些地方引力大,這也對控制技術(shù)提出了很高要求。

  他表示,確保嫦娥二號任務(wù)萬無一失,研究人員預(yù)設(shè)了火箭入軌異常、變軌未能實施或滯后實施、發(fā)動機故障等共106種預(yù)案故障模式,并制定了153種故障處理對策。

  試驗X頻段測控技術(shù),這是嫦娥二號的重要使命之一。

  探月工程總設(shè)計師吳偉仁介紹說,我國現(xiàn)在的衛(wèi)星大多數(shù)在地球周圍轉(zhuǎn),最高軌道是36000公里,也就是地球的同步軌道,這種軌道用S頻段測控就可以了。如果進入深空,包括月球探測,以及將來的火星探測、金星探測,就要用X頻段。他表示,本次任務(wù)是第一次使用X頻段,其傳輸速率更高,測定的精度也更高。

  對于兩種頻段的區(qū)別,錢衛(wèi)平作了矢量化的描述。他說,過去所用的S頻段的頻率在2G左右,X頻段則達到8G。X頻段測控系統(tǒng)在測控靈敏度、測角技術(shù)、測距技術(shù)上都有新的改進和提升,可以在很大程度上提升測控的精準度。

  衛(wèi)星升空約1個月,將傳回比過去更加清晰的月球圖片。錢衛(wèi)平說:“如果把嫦娥一號拍出的照片比作是看黑白電視,嫦娥二號拍出的照片就相當于看高清頻道,甚至更好!倍@得高清圖片,也對測控技術(shù)提出了更高要求,必須進行長時間行頻或地速數(shù)據(jù)注入,并提供28小時和52小時軌道預(yù)報。

  地面應(yīng)用系統(tǒng):將比嫦娥一號任務(wù)面臨更多挑戰(zhàn)

  “嫦娥二號任務(wù)和嫦娥一號運行的模式一樣。但也存在許多新的變化!钡孛鎽(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師李春來說。

  有效載荷的變化是嫦娥二號的重點之一。他介紹,嫦娥一號有效載荷是8種,嫦娥二號則為7種。雖然嫦娥一號原有的干涉成像光譜儀被取消,但嫦娥二號的激光高度計、X射線譜儀等都得到了適應(yīng)性改造,實際功能更精細更先進。此外,嫦娥一號是到月球近月軌道才打開有效載荷,而嫦娥二號有效載荷則是一邊奔月一邊展開,以便更好地探測地月空間環(huán)境。

  隨著有效載荷的變化,嫦娥二號數(shù)據(jù)接收任務(wù)也將發(fā)生重大改變。在嫦娥一號任務(wù)中,衛(wèi)星在地月轉(zhuǎn)移軌道,地面應(yīng)用系統(tǒng)沒有數(shù)據(jù)接收任務(wù)。而嫦娥二號衛(wèi)星發(fā)射的第二天起,就開始有數(shù)據(jù)接收任務(wù)。

  同時,由于嫦娥二號搭載的相機分辨率從此前的120米一下提高到7米,這給數(shù)據(jù)傳輸帶來了很大壓力。李春來表示,研究人員為此對地面數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)進行了針對性改造,提高數(shù)據(jù)傳輸效率。數(shù)據(jù)接收碼速率將從3兆/秒提高至6兆/秒。在任務(wù)過程中,還將試驗更高的數(shù)據(jù)接收速度。

  “大家開玩笑說,地面系統(tǒng)是‘嫦娥’最長的長工!钡孛鎽(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師劉建忠笑言。

  他介紹說,地面應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)包括組織制定科學(xué)目標,作為工程總體方案的輸入條件;負責衛(wèi)星有效載荷在軌運行管理;制定衛(wèi)星的探測計劃;接收衛(wèi)星傳回的科學(xué)數(shù)據(jù);完成探測數(shù)據(jù)的存儲、歸檔、備份和依權(quán)發(fā)布;進行科學(xué)數(shù)據(jù)的處理、解譯、應(yīng)用和研究;進行月球探測的科學(xué)普及和宣傳。這些任務(wù)從工程實施前就開始進行,一直到工程結(jié)束后,還將持續(xù)很長時間。

  劉建忠將整個數(shù)據(jù)處理過程形容為“閉環(huán)”。他說,首先是利用各種探測儀器和有效載荷來獲取月表的信息,通過光電系統(tǒng)和記錄器,把它們存到星上的設(shè)備里,這是數(shù)據(jù)信息獲取的過程。數(shù)據(jù)獲取后,衛(wèi)星通過X波段的發(fā)射機向地面?zhèn)鬏,由地面的兩個接收天線進行放大,然后進行數(shù)據(jù)處理和記錄。處理后得到裸數(shù)據(jù),即測量值,就是真實的物理量。這時還要進行定位,了解這個數(shù)據(jù)在月面的什么位置上。有了定位信息和物理量以后,就可以進行月面上的科學(xué)反演!罢麄過程實際上是信息獲取,星上處理、傳輸和數(shù)據(jù)接收預(yù)處理,最后到科學(xué)反演的一個閉環(huán)。最后反映的就是我們對月面的認識!(本報西昌9月30日電)

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【編輯:鄧永勝】
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