“嫦娥一號(hào)”奔月

玉　杰

在“嫦娥一號(hào)”離開地球到達(dá)月球的整個(gè)過程中，一共有10次重要的飛行控制事件，它們分別為1次遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌、3次近地點(diǎn)變軌、3次中途修正和3次近月制動(dòng)。經(jīng)過這10次關(guān)鍵的飛行控制，“嫦娥一號(hào)”才能最終從地球飛向月球，在今后的一年時(shí)間里，為中國人直接了解月球發(fā)揮作用?！版隙鹨惶?hào)”整個(gè)奔月過程歷時(shí)共15天。

箭星分離

2007年10月24日，火箭攜帶“嫦娥一號(hào)”從西昌升空號(hào)，148.1秒一二級(jí)火箭分離，第一級(jí)火箭墜落在貴州省東南的無人區(qū)；243.4秒，整流罩分離；271.4秒，二三級(jí)火箭分離，第二級(jí)火箭墜落在臺(tái)灣省東南的太平洋上；612.6秒，三級(jí)火箭第一次發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)；1216.2秒，三級(jí)火箭第二次啟動(dòng)；1342.8秒，三級(jí)火箭第二次關(guān)機(jī)；1442.8秒，星箭分離。星箭分離后的第39分鐘，“嫦娥一號(hào)”的太陽翼展開，太陽能電池開始工作。一切按原計(jì)劃進(jìn)行。

首次變軌

10月24日18時(shí)29分，星箭成功分離之后，嫦娥一號(hào)衛(wèi)生進(jìn)入近地點(diǎn)為205分里，遠(yuǎn)地點(diǎn)為50930公里，周期為16小時(shí)的超地球同步軌道。衛(wèi)星在這個(gè)軌道上“奔跑”一圈半后，進(jìn)行第一次變軌。10月25日下午，北京航天飛行控制中心向“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)出變軌指令，對(duì)其實(shí)施遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌。指令發(fā)出130秒后，推力為490牛頓的主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火實(shí)施變軌，衛(wèi)星近地點(diǎn)高度由約200公里抬高到約600公里，遠(yuǎn)地點(diǎn)保持51000公里不變，變軌圓滿成功。

二次變軌

10月26日17時(shí)33分，北京航天飛行控制中心向“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)出指令，開始實(shí)施第二次變軌，也是其第一次近地點(diǎn)變軌。這次變軌前，北京中心對(duì)軌道參數(shù)及控制參數(shù)進(jìn)行了精確計(jì)算，隨后向在太空飛行了3圈、處于近地點(diǎn)的嫦娥一號(hào)衛(wèi)星發(fā)送了高精度控制指令。衛(wèi)星主發(fā)動(dòng)機(jī)再次打開，巨大的推力使衛(wèi)星進(jìn)入24小時(shí)周期軌道。衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火11分鐘后，遠(yuǎn)望三號(hào)測量船傳來消息，衛(wèi)星變軌成功。變軌后遠(yuǎn)地點(diǎn)從51000公里調(diào)高到71000公里，而近地點(diǎn)保持600公里不變。這與“奔月計(jì)劃”高度吻合。

第三次變軌

10月29日18時(shí)01分，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星成功實(shí)施第三次變軌，這也是衛(wèi)星入軌后的第二次近地點(diǎn)變軌。這次近地點(diǎn)變軌后，衛(wèi)星由24小時(shí)周期軌道進(jìn)入48小時(shí)周期軌道，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度將由7萬多公里提高到12萬多公里，這也更新了我國航天測控最遠(yuǎn)為8萬公里的歷史，開創(chuàng)新的航天測控紀(jì)錄。“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星進(jìn)入48小時(shí)周期軌道后，先后開啟了太陽風(fēng)離子探測器和太陽高能粒子探測器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和環(huán)境探測。

第四次變軌

11月1日17時(shí)15分，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星在48小時(shí)軌道飛行至近地點(diǎn)時(shí)，遠(yuǎn)望二號(hào)、遠(yuǎn)望三號(hào)兩艘測量船相繼發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并把遙外測數(shù)據(jù)傳送到北京航天飛行控制中心，同時(shí)把有關(guān)指令發(fā)至嫦娥一號(hào)衛(wèi)星，進(jìn)行第四次變軌。

13分鐘后，整個(gè)變軌過程結(jié)束，“嫦娥一號(hào)”進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，第四次變軌成功。表明“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星從此脫離地球引力影響，開始奔月旅程。

軌道修正

11月2日，根據(jù)軌道測量情況，北京飛控中心向“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)送遙控指令，啟動(dòng)星上兩個(gè)推力為10牛頓的小發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，對(duì)衛(wèi)星飛行軌道進(jìn)行了小幅調(diào)整，以確保衛(wèi)星運(yùn)行在預(yù)先設(shè)計(jì)的軌道上。中途軌道修是在衛(wèi)星運(yùn)行中對(duì)其各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，目的是確保“嫦娥一號(hào)”準(zhǔn)確進(jìn)入繞月軌道。原計(jì)劃在“嫦娥一號(hào)”進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道后，一共要進(jìn)行三次軌道中途軌道修正。而由于此次修正以及之前的幾次變軌十分精確，便取消了原計(jì)劃之后的兩次修正。

被月球引力捕獲

“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)通過10次點(diǎn)火控制和修正軌道。第一次點(diǎn)火，抬高近地點(diǎn)。第二、三、四次點(diǎn)火，讓衛(wèi)星不斷加速到10.916公里/秒以上進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道的最低速度。第五、六、七次點(diǎn)火，修正衛(wèi)星飛行方向。第八次點(diǎn)火，緊急“剎車”捕獲月球，如果“剎車”晚了，衛(wèi)星就有可能撞到月球上去；而“剎車”早了，則會(huì)“脫軌”飛向距離地球200萬公里以外的深空。因此，“剎車”控制被看作是最關(guān)鍵也是風(fēng)險(xiǎn)最大的一次，決定著“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星能否成為一顆月球衛(wèi)星。第九、十次點(diǎn)火，建立精確的繞月工作軌道。至此，衛(wèi)星完成總里程100多萬公里的奔月行程，開始科學(xué)探測工作。由此可見，被月球捕獲成功與否的關(guān)鍵。

11月5日上午11時(shí)15分，北京航天飛探中心發(fā)出指令，“嫦娥一號(hào)”發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火。22分鐘后，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，衛(wèi)星主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，衛(wèi)星減速制動(dòng)，嫦娥一號(hào)將自身的速度由10.9千米/秒降到接近3千米/秒。三分鐘后，“嫦娥一號(hào)”被月球引力捕獲，順利進(jìn)入月球軌道。

第二次近日制動(dòng)

11月6日11時(shí)35分43秒，“嫦娥一號(hào)”發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，進(jìn)入正常目標(biāo)軌道，軌道周期由12小時(shí)調(diào)整為3.5小時(shí)，近月點(diǎn)調(diào)整為200公里，遠(yuǎn)月點(diǎn)調(diào)整為1700公里。第二次近月制動(dòng)成功。

第三次近月制動(dòng)

11月7日8時(shí)24分，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，實(shí)施第三次近月制動(dòng)。8時(shí)35分，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，第三次近月制動(dòng)結(jié)束。衛(wèi)星成功進(jìn)入周期127分鐘，高度200公里的極月圓軌道?！版隙鹨惶?hào)”衛(wèi)星正式進(jìn)入科學(xué)軌道，開始進(jìn)地各種科學(xué)探測活動(dòng)，大約在11月18日，“嫦娥一號(hào)”將傳回第一張?jiān)虑蛘掌?。也將?biāo)志著“嫦娥一號(hào)”的各項(xiàng)調(diào)節(jié)結(jié)束，進(jìn)入深入的對(duì)月考查。