嫦娥二號:從繞月到落月的橋梁——訪探月工程總設(shè)計師吳偉仁
記者陳玉明、何宗渝、田兆運
與三年前首次奔月的嫦娥一號一樣,嫦娥二號依然是一顆繞月探測衛(wèi)星;然而,嫦娥二號絕非嫦娥一號的簡單重復(fù)。承前啟后,繼往開來,為未來的嫦娥三號實現(xiàn)“落月”充當(dāng)先導(dǎo),這才是嫦娥二號的歷史使命。
作為“繞月”與“落月”的橋梁,嫦娥二號將帶給人們哪些驚喜探月工程總設(shè)計師吳偉仁為我們揭開秘密。
記者:與嫦娥一號相比,嫦娥二號任務(wù)有何不同
吳偉仁:二號工程有四個特點:快、近、精、多!翱臁本褪菚r間快了,嫦娥一號用了近14天時間才進入工作軌道,嫦娥二號7天以內(nèi)就可以做到。“近”就是環(huán)月的軌道變了,嫦娥一號是200公里,而嫦娥二號是100公里;另外,嫦娥二號還要進行15公里降軌,也就是衛(wèi)星離月面最近距離只有15公里!熬本褪菧y量的精度高了,CCD相機對月成像在100公里的時候分辨率優(yōu)于10米,在15公里的時候達到1.5米,這比嫦娥一號相機120米的分辨率提高了很多!岸唷本褪窃囼烅椖慷,包括X頻段深空探測試驗和一些相機的試驗。
記者:嫦娥二號是嫦娥三號的先導(dǎo)星,先導(dǎo)主要體現(xiàn)在哪幾個方面
吳偉仁:第一,嫦娥二號這次是走直接奔月的軌道,以后嫦娥三號也要走這個軌道;第二,100公里環(huán)月技術(shù)、15公里降軌技術(shù),也是在為嫦娥三號做準備;第三,我們要對嫦娥三號擬著陸的虹灣地區(qū)進行高精度成像。
記者:嫦娥二號哪些設(shè)備是新建的
吳偉仁:新建的不少,比如技術(shù)試驗系統(tǒng)、X頻段測控系統(tǒng)、CCD相機等。另外,這次我們選的火箭也不一樣,嫦娥一號用長三甲,這次用長三丙,它帶兩個助推器,推力更大。
記者:對于老百姓來說,嫦娥二號有哪些看點
吳偉仁:首先是發(fā)射。發(fā)射之后,我們準備在奔月的過程中對地球進行成像。其次,在近月制動過后,爭取對月球、地球同時成像,但這要經(jīng)過試驗,現(xiàn)在還不能保證。另外還有兩個很重要的看點,一個是衛(wèi)星被月球捕獲,再一個就是15公里降軌。
記者:這次運載火箭要直接把衛(wèi)星送入地月轉(zhuǎn)移軌道,這么做的意義是什么
吳偉仁:這是嫦娥二號的一大創(chuàng)新。打個比方,嫦娥一號是我們的大姑娘,大姑娘遠嫁月球,先圍著娘家繞了三圈,走了十四天才到月球。嫦娥二號是二姑娘,也要遠嫁月球,我們希望她能夠走捷徑,不再繞了,直接進入38萬公里的奔月軌道。這樣一方面節(jié)省了火箭的推進劑,另一方面可以留出時間在月亮上做更多的試驗。
這么做使我們選擇發(fā)射窗口的自由度小了,必須選擇得更準確。另外,火箭的推力必須更大,入軌精度必須更高。
記者:嫦娥一號已經(jīng)為我們帶回了全月圖,嫦娥二號能拿到全月圖嗎
吳偉仁:嫦娥二號是嫦娥三號的先導(dǎo)星,它的目標之一是要對以后的著陸區(qū)進行高分辨率的成像。我們目前選擇在虹灣地區(qū),也就是對北緯43度左右、西經(jīng)31度左右這塊南北100公里、東西300公里的區(qū)域進行高分辨率成像。我們對全月球的成像是10米分辨率,希望能拿到全月圖。
記者:嫦娥二號環(huán)月軌道的高度從嫦娥一號的200公里降到了100公里,這里面的難度是什么
吳偉仁:月球上的高山和溝谷與地球大體相似。地球上有珠穆朗瑪峰,有很深的海底。月亮上也差不多,按月平面算的話,有10公里的高山,也有10公里左右的溝谷。環(huán)月軌道降到100公里,對衛(wèi)星控制技術(shù)和測控技術(shù)的要求更高了,因為你弄不好就可能撞到月球上去。
記者:嫦娥一號在天上運行494天,嫦娥二號計劃半年,為什么縮短
吳偉仁:現(xiàn)在初步定的是半年壽命,但也可能會延長。為什么會定半年呢因為在月面上我們要做很多試驗,試驗項目多,燃料消耗相對就會增多。所以我們設(shè)計為半年壽命。但估計半年過后,還會工作很長時間。
記者:航天是高風(fēng)險事業(yè),嫦娥二號哪些環(huán)節(jié)風(fēng)險比較大
吳偉仁:風(fēng)險比較大的是三個環(huán)節(jié)。
第一個環(huán)節(jié)就是火箭把衛(wèi)星發(fā)射到近地點200公里、遠地點約38萬公里的奔月軌道,能不能精確入軌是這個環(huán)節(jié)當(dāng)中我們最關(guān)心的問題。
第二個環(huán)節(jié)是衛(wèi)星到達月球附近時,能不能被月球捕獲。弄得不好,有可能撞擊月球,也有可能跑了,月球“抓”不住了。
第三個環(huán)節(jié)就是15公里降軌。因為我們選擇的著陸區(qū)在月球的正面,所以我們降軌的時候必須在月球的背面,對背面我們地面測控夠不著,完全靠衛(wèi)星自主控制,這里有難度。
記者:作為工程總設(shè)計師,您需要經(jīng)常協(xié)調(diào)各個分系統(tǒng)之間的工作,在協(xié)調(diào)過程中有沒有遇到什么困難
吳偉仁:整個探月工程下面分成五大系統(tǒng),包括運載火箭系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、地面應(yīng)用系統(tǒng)和發(fā)射場系統(tǒng),這五大系統(tǒng)參與的人員有數(shù)萬人。由于得到各方面的支持,整個工程進行得有條不紊,協(xié)調(diào)沒有碰到太大的困難。
總設(shè)計師必須充分考慮工程安全。舉個例子,火箭系統(tǒng)有將近3萬多個元器件、將近10萬根電纜電線、4800多條焊縫,衛(wèi)星系統(tǒng)有5萬多個元器件;火箭和衛(wèi)星加起來,在空中要點火起爆的火工品有200多種。這些火工品能不能準確起爆,這些焊縫有沒有漏的,眾多的元器件質(zhì)量有沒有問題,任何一個出問題都會影響整個工程的成敗,我覺得最大的挑戰(zhàn)在這里。
記者:嫦娥二號的研制是獨立自主的還是借鑒了國外一些現(xiàn)有的技術(shù)成果
吳偉仁:探月工程是一項和平利用太空的事業(yè),我們希望和有關(guān)國家和國際同行在平等互利的前提下開展更多的國際合作。
我們在嫦娥一號和嫦娥二號上也開展了一些國際合作。比如在測控方面,歐洲航天局給了我們一些支持,我們利用他們的一些航天站來作為我們的備份,延長了我們的測控時間。而我們的科學(xué)數(shù)據(jù)也免費提供給他們,實現(xiàn)資源共享。
當(dāng)然,高科技是買不來的。我們的國情決定了必須依靠自力更生發(fā)展高新技術(shù)。
記者:嫦娥二號之后,探月工程還有哪些規(guī)劃
吳偉仁:二期工程一共有三次任務(wù),包括嫦娥二號、嫦娥三號、嫦娥四號。三號和四號處于初樣研制階段,現(xiàn)在正在推進,估計2013年前后,我們能夠在月面實現(xiàn)軟著陸,而且在月面釋放出月球車。二期工程之后,我們還要實施三期工程。三期工程目標是要進行無人采樣返回,現(xiàn)在已經(jīng)論證了實施方案,并得到批準,目前我們正在組織實施,計劃大致在2020年之前完成這項工程。
記者:大家都很關(guān)心的一個問題是,中國人什么時候能登上月球
吳偉仁:這個必須按步驟走。探月階段我們制定了“繞、落、回”三步走方案,如果這三步都能順利實施,那么就具備了人上月球的基本條件,估計是在2020年以后了。
記者:在月球探測成功以后,還有探測其他星球的計劃嗎
吳偉仁:我們首先把探月工程搞好。在此基礎(chǔ)上,它的一些技術(shù),比如火箭技術(shù)、探測技術(shù)、控制技術(shù),也可以用到其他星體探測上。在不遠的將來,探測火星、金星是完全有可能的,因為這兩個星球離地球最近。然后,我們可以再延伸到太陽系的其他星球。
記者:與其他國家比較,現(xiàn)在我國的探月技術(shù)大概處于什么水平
吳偉仁:我們是本世紀初才開始起步的,比美國、蘇聯(lián)晚了50年。當(dāng)然,并不是說我們落后50年,雖然我國起步晚,但起點比較高。我們這個總體規(guī)劃、逐步實施的方案應(yīng)該說是比較嚴謹?shù)摹?/p>
在現(xiàn)在的第二輪探月高潮中,印度和日本都比我們起步早。日本上世紀90年代就發(fā)射了“羽衣號”探測器,在2007年9月份,它又發(fā)射了“月亮女神”。印度上世紀90年代開始探月,它能夠依賴廣泛的國際合作。總體看,我們的技術(shù)跟日本、印度各有千秋。
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