“入軌”“剎車”“溫差”多重風(fēng)險(xiǎn)考驗(yàn)“嫦娥”

　　按照計(jì)劃，嫦娥二號衛(wèi)星將于10月1日至3日擇機(jī)發(fā)射。嫦娥二號衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師黃江川表示，與嫦娥一號相比，嫦娥二號的難度系數(shù)要大得多，也面臨多重風(fēng)險(xiǎn)，目前已采取多種措施應(yīng)對。

　　能否順利進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道

　　能否順利進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，是嫦娥二號遇到的第一道難關(guān)。

　　根據(jù)地球、月亮、太陽的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，衛(wèi)星進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道的窗口時(shí)間非常短，如果星箭分離時(shí)衛(wèi)星沒有準(zhǔn)確進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道入口，將需要對衛(wèi)星軌道進(jìn)行調(diào)整，而這會(huì)使衛(wèi)星上的燃料提前消耗。如果偏差過大，還將影響后續(xù)任務(wù)的執(zhí)行。

　　嫦娥二號火箭系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師姜杰表示，針對這一關(guān)鍵技術(shù)，型號組織了第三方復(fù)核復(fù)算工作，保證技術(shù)狀態(tài)受控。

　　近月制動(dòng)能否精準(zhǔn)“剎車”

　　點(diǎn)火發(fā)射后，嫦娥二號乘坐“直達(dá)電梯”向月宮飛奔而去。在這當(dāng)中，第一次近月制動(dòng)至關(guān)重要。

　　按照計(jì)劃，剎車成功后，衛(wèi)星會(huì)處在近月點(diǎn)200公里、遠(yuǎn)月點(diǎn)8000公里左右的橢圓軌道上。這時(shí)候衛(wèi)星不可能跑出月球的引力范圍，成為一顆月球衛(wèi)星。

　　這當(dāng)中面臨的最大風(fēng)險(xiǎn)是能否精準(zhǔn)“剎車”，即衛(wèi)星通過近月制動(dòng)能否被月球重力場捕獲。

　　黃江川說，如果“剎車”力量不夠，衛(wèi)星會(huì)飛出月球的引力范圍，不能被月球捕獲。相反，如果“剎車”力量過大，衛(wèi)星就會(huì)撞上月球，后果不堪設(shè)想。

　　他說，設(shè)計(jì)人員經(jīng)過極其精確的分析求解，并建立了相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，反復(fù)確認(rèn)相關(guān)系統(tǒng)間的接口關(guān)系，找到了精準(zhǔn)“剎車”的方法。

　　衛(wèi)星自主控制程序能否保證準(zhǔn)確變軌

　　嫦娥二號的一個(gè)特殊任務(wù)是從100公里的圓軌道過渡到近月點(diǎn)15公里、遠(yuǎn)月點(diǎn)100公里的橢圓軌道。這一動(dòng)作一方面將驗(yàn)證衛(wèi)星的測定軌技術(shù)，另一方面也對后續(xù)工程的備選著陸區(qū)進(jìn)行高分辨率成像。

　　嫦娥二號測控系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師錢衛(wèi)平說，月球運(yùn)轉(zhuǎn)的自轉(zhuǎn)周期和它繞地球的公轉(zhuǎn)周期一樣，都是近1個(gè)月的時(shí)間，所以在地球上始終只能看到月球的一面，另一面則永遠(yuǎn)無法看到。嫦娥二號要成像的備選著陸區(qū)在月球的正面，就是月球朝著地球的一面。這樣衛(wèi)星必須在月球無法朝著地球的那一面變軌。而此時(shí)，地面的遙測信號無法進(jìn)行傳遞，只能依靠衛(wèi)星上已經(jīng)設(shè)置好的自主控制程序進(jìn)行。

　　同時(shí)，如果點(diǎn)火時(shí)間過長，會(huì)造成衛(wèi)星軌道低于15公里。根據(jù)人類現(xiàn)有月球探測數(shù)據(jù)，月球上最高的山在10000米以上。如果衛(wèi)星點(diǎn)火的時(shí)機(jī)不對，就會(huì)加大衛(wèi)星撞上高山的可能性。

　　特殊空間環(huán)境是否影響通訊

　　奔月過程中，嫦娥二號還將面臨一項(xiàng)挑戰(zhàn)——日凌現(xiàn)象。

　　日凌是指太陽、探測衛(wèi)星和地面站的數(shù)據(jù)接收天線恰巧在一條直線上，太陽產(chǎn)生的強(qiáng)大的電磁波將干擾地面站的天線接收衛(wèi)星信號，從而造成通訊中斷的現(xiàn)象。

　　“還有一種風(fēng)險(xiǎn)來自月球具有的特殊空間環(huán)境�！秉S江川所說的“特殊空間環(huán)境”主要是指月球表面的物質(zhì)分布非常不均勻，造成月球不同區(qū)域的重力場并不一樣。因此，衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間，其軌道要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)。

　　此外，太陽每11年左右都有一個(gè)活躍期，會(huì)形成太陽風(fēng)暴。這對衛(wèi)星會(huì)造成多種效應(yīng)影響，如果嚴(yán)重的話可能造成電子元器件或者設(shè)備損壞。在嫦娥二號在軌運(yùn)行的預(yù)定時(shí)間內(nèi)，正好臨近太陽風(fēng)暴活躍期，衛(wèi)星也將面臨這方面的挑戰(zhàn)。

　　黃江川介紹，技術(shù)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研制過程中已經(jīng)考慮到了太陽風(fēng)暴的可能危害，并做了一些抵抗性試驗(yàn)，加強(qiáng)了衛(wèi)星這方面的抵抗能力。

　　錢衛(wèi)平說，一旦出現(xiàn)日凌現(xiàn)象，會(huì)提前把一些需要執(zhí)行的指令通過注入，把它提前放在星上，即使我們看不到衛(wèi)星，衛(wèi)星也能按照我們預(yù)先設(shè)置在星上的指令去正常執(zhí)行，保證衛(wèi)星的安全。

　　懸殊溫差如何應(yīng)對？

　　與嫦娥一號200公里環(huán)月軌道不同，嫦娥二號的環(huán)月軌道調(diào)整為100公里圓軌道和100公里×15公里橢圓軌道�！敖�(jīng)我們驗(yàn)證證實(shí)，和200公里軌道相比，100公里軌道上的熱流增加了20%至30%。”黃江川表示，嫦娥二號的100公里軌道工作環(huán)境將面臨100攝氏度左右的高溫，冷暖差異將達(dá)300攝氏度左右。

　　如何抗拒來自太陽光的高溫照射，又如何抵御冰點(diǎn)以下的寒冷？嫦娥二號熱控系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師向艷超介紹說，團(tuán)隊(duì)給衛(wèi)星設(shè)計(jì)了由十幾層薄如蟬翼的覆膜組成的金色“嫁衣”，這件外衣有著特殊的結(jié)構(gòu)，可以傳導(dǎo)星內(nèi)的熱量，有效形成星內(nèi)熱平衡環(huán)境，嫦娥二號穿上它，就如置身在四季如春的空調(diào)間。

　　太陽翼是否會(huì)失效

　　處于工作狀態(tài)的衛(wèi)星基本上都是靠太陽翼來供電，太陽翼也是最直接接觸外部環(huán)境的衛(wèi)星部件。

　　一般情況下，衛(wèi)星的太陽翼會(huì)自動(dòng)調(diào)整至與太陽光垂直的角度，以保證太陽光線能夠直射到太陽翼上。

　　“但是，嫦娥二號處在高溫環(huán)境中，太陽光的持續(xù)直射可能造成帆板溫度過高而失效�！毙l(wèi)星GNC系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師戴居峰說，國外已經(jīng)有探月衛(wèi)星因?yàn)樘�陽翼失效而�?dǎo)致整星失蹤。

　　他介紹，為了使嫦娥二號的太陽翼帆板在高溫環(huán)境中保持良好的工作狀態(tài)，技術(shù)人員采用多種方法來保護(hù)帆板。本報(bào)記者 陳瑜 付毅飛