嫦娥二號衞星順利入軌直接本月
作為我國探月工程二期工程技術的先導星，嫦娥二號這位“二姑娘”發射後24小時內究竟走了哪些路，闖過了哪些難關？完成了怎樣的漂亮轉身？南方日報記者進行艱辛的採訪，來為你一一介紹。
“二姑娘”順利入軌直接奔月
在長征三號丙火箭發射後的146.6秒、257.9秒和332.4秒將分別進行二級分離、拋整流罩和三級分離，在發射後的1533秒進行星箭分離後，嫦娥二號進入近地點高度200公里、遠地點高度約38萬公里的地月轉移軌道直接奔月。
“這次不像嫦娥一號那樣在環繞地球的調相過渡軌道飛行7天后再進入地月轉移軌道開始奔月，而是直接奔月，大概只需要7天，這是一大創新。”探月工程總設計師吳偉仁説，“打個比方，嫦娥一號是我們的大姑娘，大姑娘遠嫁月球，先圍着‘孃家’繞了3圈，走了14天才到月球；嫦娥二號是二姑娘，也要遠嫁月球，我們希望她能夠走捷徑，直接進入38萬公里的奔月軌道。”
但這個創新是有風險的。
因為，本次任務取消了調相軌道控制，使用長征三號丙火箭直接將衞星送入地月轉移軌道，火箭的入軌偏差全部由中途修正來消除，因此星箭分離十分關鍵。地月轉移軌道要求星箭分離時，衞星必須處在奔月軌道的入口處，否則只有通過衞星機動的方式進行軌道調整，違背了節省衞星燃料的最基本要求。“發射的時間不同，軌道的入口也不同，同時太陽直射光線的角度也會發生變化。”長三甲系列火箭設計師李聃介紹，“所以，必須嚴密考慮地月日三者之間的相互關係和運動規律。相比於嫦娥一號衞星發射時的火箭飛行軌道，本次發射由‘固定靶’升級為‘移動靶’,難度自然大大增加。”
於是，不管是在西昌衞星發射基地，還是在北京飛控中心，專家們都在前日19時25分屏氣凝神，直到“星箭分離正常”、“衞星入軌正常”聲音在測控大廳響起時，專家們才鬆了口氣。
據悉，當星箭分離後衞星進入地月轉移軌道時，其速度將超過第一宇宙速度，達到約11公里每秒。
太陽翼自動追蹤太陽存儲能量
前日19時56分，嫦娥二號在到達預定位置打開了兩側的大型展開式太陽翼。據悉，這兩個太陽翼由7個螺栓拴在一起，在一組組完全展開後，太陽翼最大跨度可以達到18米。“這個過程大約有9分鐘，螺栓要一組組依靠小爆炸點相繼炸開，就像人脱衣服要一件一件脱一樣，主要是確保衞星的平衡。”
有關專家透露，太陽翼打開存在着不可控的因素，因為衞星、火箭的每一個電子元件都是經過反覆測試的，就只有這個炸開太陽翼螺栓的小爆炸點(火工品)是從未測試過的，“就像不可能為了證明火柴是好的而把它點燃一樣，只能是靠試驗同一批的其他999個產品能證明這一批產品的質量可行。”
太陽翼是最直接接觸外部環境的衞星部件。一般情況下，它總是保持太陽光線能夠直射到太陽翼上。工作狀態的衞星基本上都是靠太陽翼來供電的。
“太陽翼可自動‘追蹤’太陽以便存儲能量。”衞星GNC系統主任設計師戴居峯説，“但是，嫦娥二號衞星處在高温環境中，太陽光的持續直射，可能造成帆板温度過高而失效。”為了使嫦娥二號衞星的太陽翼帆板在高温環境中保持良好的工作狀態，技術人員採用多種方法來保護帆板。首先是避開太陽直射，設計人員設計太陽翼的時候使其和太陽成30°夾角，而不是直接垂直於太陽光線，這樣温度就會大大降低。
另外，嫦娥二號衞星上的太陽翼帆板可以進行任意角度的旋轉，以達到最佳的保護效果。衞星上有一套軟件系統，在温度達到一定的高度時，軟件可以支持衞星讓帆板停轉，這時太陽翼帆板會停留在和太陽光成60°夾角的地方，帆板温度就會降下來。
衞星帶4台相機其中3台彩色
昨日3時39分左右，經過一系列姿態調整，嫦娥二號衞星用自己身上攜帶的一部監視相機拍下它的第一幅攝影作品，也就是之前所説的“地月成像”中的對地成像。
據瞭解，除了一台功能強大的CCD立體相機外，嫦娥二號衞星上還安裝了4台小相機。“拍下這第一幅攝影作品的正是4台相機之中的一台監視相機。”中國航天科技集團有關專家説，這4台小相機包括3台監視相機與1台降落相機，3台監視相機即490N發動機監視相機、定向天線監視相機及太陽翼監視相機。
其中，490N發動機用於衞星姿軌控，490N發動機監視相機可以監視其工作狀態，獲得發動機點火工作時的視頻圖像，並可在衞星發射後從太空中拍攝地球圖像；而在衞星繞月飛行過程中，定向天線通過旋轉對準地球，傳輸各種數據信號，是衞星與地面連接的紐帶，此時定向天線監視相機拍攝的圖像就可以監視其工作狀態。“由於定向天線360度旋轉，活動半徑大，距相機安裝位置較近，所以這個相機採用的是短焦距超廣角鏡頭。”
此外，衞星發射時太陽翼處於摺疊狀態，星箭分離後打開並在衞星飛行過程中不斷調整方向，使太陽能電池對準太陽，為衞星工作提供能量。太陽翼監視相機可以拍攝太陽翼展開過程及工作狀態，判斷太陽翼狀態是否正常；在姿軌控配合下，還可拍攝地球與月球圖像。“為使獲得的地月圖像較好，該相機採用的是長焦鏡頭。”
據悉，由於這3台監視相機拍攝的目標顏色各有不同，還要獲取地球和月球圖像，因此，這3台監視相機的設置都為彩色相機；但降落相機將用於獲取月球表面圖像，相機必須具備清晰拍攝與快速拍攝兩種工作模式，由於月面目標均為灰色，所以這一相機為黑白相機。
漫漫長夜全靠“空調嫁衣”
嫦娥二號奔月，從西昌衞星發射中心所屬各測站的光學、紅外、遙測設備，青島、廈門的測控站，以及海上的3艘測量船，如同火炬接力般把測控數據即時傳來。值得注意的是，此次測控系統還啓用了國外的測控站，一個是租用歐空局的測控站，另外是我國自主在智利建造的測控站。
昨日4時22分，青島測控站測控到嫦娥二號發回的信號，並且接着正常跟蹤4個多小時；喀什測控站7時38分捕捉到信號；8時44分密雲站接收到第一組數據進行處理。同時，上海天文台監測到衞星高度已到14萬公里。期間，跟蹤顯示各類數據正常，且嫦娥二號完成了50多次指定任務。
在繁忙的一夜中，“嫦娥二號”面對着落差巨大的温差難關，是靠什麼保障了高度集中的工作狀態呢？
據介紹，月表的熱量主要來自太陽光。但是，由於月表具有很強的反射性，所以嫦娥二號衞星實際上面臨太陽的炙烤和月表反射光的強烈照射。另外，月球上沒有空氣等作為熱傳導的介質，因此衞星上受到光線照射的部分温度會很高，而沒有光線照射的地方會在0℃以下，衞星的兩面可能相差超過300℃。為了解決這個問題，衞星技術人員重新設計了熱控系統，對衞星艙內的熱交換系統進行了重新設計和佈局，衞星受到照射的部分和沒有受到照射的部分之間能夠迅速實現熱交換，從而使其不至於高者過高、低者過低，而是維持一種平衡的狀態。
此外，“嫦娥二號”還有一件“空調嫁衣”。這件包裹着“嫦娥二號”的“嫁衣”由金、銀兩色組成。其中，金色的衣服有着非常好的隔熱作用，不僅能夠防止衞星熱量散失，而且可以阻止外部的熱量進入衞星內部；而銀色的衣服則有着非常好的散熱作用，能夠將衞星內部產生的廢熱及時排散到外界空間中。
“這件金絲銀縷的嫁衣組成了一個天然的空調系統。”衞星熱控系統主任設計師向豔超介紹，當中是一層層比羽毛還輕的膜狀物和網狀物間隔拼疊而成，共有15層。採用這種方式製成的衣服，在真空環境條件下保温效果足以和熱水瓶瓶膽的保温效果相媲美。
大海撈針般精準定位入軌
昨日12時25分，北京航天飛行控制中心對嫦娥二號成功實施了首次地月轉移軌道中途修正。
嫦娥二號測控系統主任設計師李海濤介紹：“對遠離地球達數十萬公里的衞星進行精確定位和準確控制，很有點像我們常説的大海撈針一樣，它的難度是可想而知的。”
“通過認真計算、複核，北京飛控中心研究確定了嫦娥二號第一次中途修正控制策略，成功向衞星注入控制參數，啓動星上490N發動機，順利實施了首次中途軌道修正，同時也驗證了衞星推力系統工作正常，為嫦娥二號順利到達近月點奠定了堅實基礎。”該中心副主任麻永平説。
據悉，此次發射計劃有3次中途修正，還採取了一項應急預案，即誤差一旦超出了既定範圍，將採取軌道重構，重新打造一個新的運行軌道。一旦超出計劃，中途修正的時間和任務量都將會發生變化。由於瞄準的近月點距月面僅100公里，最後一次中途修正如產生微小誤差，就面臨撞月的風險。“但並不一定都要實施。”李海濤説，當初嫦娥一號在奔月之旅中也是計劃了3次中途修正，不過最終只實施了一次。此次嫦娥二號的中途修正次數，還要看衞星運行的具體情況而定。