深空環(huán)境復(fù)雜多變,“嫦娥一號”的繞月之旅也充滿了冒險,11月10號前后,“嫦娥一號”就第一次經(jīng)歷了特殊天象“日凌”的干擾。
王志:那日凌的干擾到底有多大?
孫家棟:日凌干擾其實(shí)就兩三天的時間,就是正好這個所謂日凌干擾,不是說衛(wèi)星上怎么樣,是衛(wèi)星飛到一定一個位置,當(dāng)用我們的地面觀察站來觀察這個衛(wèi)星的時候,正好這個方向是沖著太陽,這個太陽的干擾進(jìn)到地面的觀察站里面來了,太陽除了光線以外還有一個電磁波就干擾進(jìn)到站來站就工作不正常,這個時候呢,對地面的測量我們的衛(wèi)星,或者給我們衛(wèi)星發(fā)指令的時候,有時候就產(chǎn)生誤差,有誤差以后,發(fā)射指令錯誤的話,衛(wèi)星也接收到,所以這幾天正好是沖著太陽這個方向的時候,產(chǎn)生這種現(xiàn)象,也叫做日凌。
王志:除了日凌以外還有別的自然現(xiàn)象會對這個衛(wèi)星進(jìn)行干擾嗎?
孫家棟:還有比方說月蝕,月球轉(zhuǎn)過來飛到地球這面的時候,陽光受地球擋住,那么月球轉(zhuǎn)過來以后,那么這個時候要很長一段時間,衛(wèi)星見不到太陽,見不到太陽的時候,溫度就相對比較低了,第二個問題,見不到太陽它的帆板也不能發(fā)電,這樣呢就給衛(wèi)星工作狀況帶來一個新的工作狀況,就是你太陽電池不能發(fā)電的時候,我們星上要依靠自己帶來的蓄電池來進(jìn)行發(fā)電,但是由于它時間比一般的情況比較長,那么假設(shè)我設(shè)計衛(wèi)星的時候按這么長時間來帶蓄電池的話,平時用不了這么多電池的發(fā)電,那對衛(wèi)星的重量就超重很多,為了減輕重量,作為這個特殊情況,用特殊的辦法來進(jìn)行處理,那我?guī)У碾姵鼐涂梢陨僖恍,衛(wèi)星的重量就可以少一些,所以所有這些天氣現(xiàn)象在設(shè)計過程中都要進(jìn)行非常細(xì)致的來考慮。
讓我們再來回顧一下“嫦娥一號”發(fā)射時的情景,2007年10月24號,長征三號火箭搭載著“嫦娥一號”繞月探測衛(wèi)星在西昌發(fā)射升空;鸺l(fā)射的當(dāng)天,中國探月工程的總設(shè)計師孫家棟一直坐鎮(zhèn)發(fā)射現(xiàn)場。
王志:10月24號發(fā)射那天您到了現(xiàn)場,作為總設(shè)計師來說,這是必須的嗎?
孫家棟:對,在這種工程來講是絕對必須的,因為現(xiàn)場執(zhí)行任務(wù)的過程中,這個變化很難預(yù)測,一旦出現(xiàn)一些異常現(xiàn)象,這里頭有非常重要的決策問題,還是發(fā)射,還是不發(fā)射,甚至有一些事情,假設(shè)你決心不發(fā)射的話,那它推遲就不是一天不是兩天,甚至半年或者一年,或者整個有的產(chǎn)品要報廢,假設(shè)你要決心發(fā)射,那這里頭就帶著一定的風(fēng)險,我們絕對不希望發(fā)射失敗。
王志:當(dāng)天你在發(fā)射現(xiàn)場,你有壓力嗎?
孫家棟:當(dāng)然有壓力了,那你要對這個事業(yè)負(fù)責(zé),因為停下來以后,重新處理,千軍萬馬,帶來很多非常嚴(yán)肅的事情,但是當(dāng)時要是不停的話,那火箭真正要成功上去以后,衛(wèi)星并沒有轉(zhuǎn)成那一點(diǎn),就等于說一是塊鐵塊子送上天上去了。
11月5號11時37分,“嫦娥一號”完成第一次近月制動,進(jìn)入繞月軌道,真正成為我國第一顆月球衛(wèi)星。這一刻,在北京航天飛行控制中心,中國探月工程的總設(shè)計師孫家棟和同事緊緊擁抱在了一起。
王志:這個日子有什么特殊嗎?
孫家棟:作為我們航天來講,發(fā)射是非常關(guān)鍵的事情,同時這次的特點(diǎn)就是能不能到達(dá)月球,到達(dá)月球之后,最關(guān)鍵的一個問題就是你速度能不能減下來,在月球準(zhǔn)確那個位置上,(繞著)月球減下來,而這個飛行器不怕它軌道再大,只要它圍繞月球轉(zhuǎn)起來了,那就是我們說不是科學(xué)話,土話來講,它跑不了了,所以在11月5號那天,第一次剎車,剎住了以后,我們心里狀態(tài)認(rèn)為從工程來講,基本上是完成了我們最擔(dān)心的問題,所以確實(shí)是當(dāng)時心情有點(diǎn)激動。
11月7號8時34分,“嫦娥一號”完成了第三次近月制動,正式進(jìn)入科學(xué)探測的工作軌道。但“嫦娥一號”搭載的探測儀器并沒有立即投入工作,而是進(jìn)入了一個長達(dá)10天的調(diào)整期。
王志:就是十天的調(diào)整期是自查呢,還是地面可以控制,幫它檢查?
孫家棟:它有一些工作是自查,有一些工作,好比什么時候開始查,地面要給發(fā)指令的,在地面給它發(fā)個指令,說你檢查什么內(nèi)容,上面就按照地面的指令來進(jìn)行檢查,那么下邊再發(fā)個指令,叫你衛(wèi)星姿態(tài)再調(diào)整一下,它也是按照下邊指令來進(jìn)行調(diào)整。
王志:為什么要那么長的時間?
孫家棟:這個也是我們計劃安排的,就好像一個人身體檢查,你要去住院一周,也是叫做身體檢查,你去半天也是叫做身體檢查,就是你屬于身體檢查要檢查到細(xì)致到什么程度,因為我們第一次到月球去,我們衛(wèi)星飛了這么長時間,到達(dá)月球以后,在所有儀器開通以前,我們按計劃安排了一段時間,很好地來檢查,同時在這段時間,確實(shí)也正好改善我們的軌道、衛(wèi)星姿態(tài)方面的問題,有一段時間正好要飛到月球背面去,當(dāng)它要飛到月球背面以前,我們要提前和我們所有這次的計劃工作全部做完,使得衛(wèi)星狀態(tài)非常穩(wěn)定再轉(zhuǎn)到月球背面去,這樣轉(zhuǎn)過去我們比較放心。
在此次繞月探測行動中,“嫦娥一號”將要實(shí)現(xiàn)四大科學(xué)目標(biāo)——為月球繪制一張全面的立體三維圖、分析月球表面的有用元素、測量月壤的厚度、勘測地球與月球之間的空間環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),總設(shè)計師孫家棟為“嫦娥一號”衛(wèi)星設(shè)計的工作周期是一年。
王志:工作周期為什么是一年呢?而不是更長一些?
孫家棟:因為你設(shè)計一個產(chǎn)品嘛,它終究還是有一個壽命,從工程來講呢,它有幾件東西是屬于帶點(diǎn)衰減性的東西,比如太陽能電池,它在天上工作過程中,太陽光一照的時間長了以后,它的性能就逐步的衰減,那么時間太長了以后,好比說我設(shè)計的這塊電池應(yīng)當(dāng)給我輸送100瓦,那么它工作了一段時間以后,比如說我們說,它衰減要衰減5%,那這就剩95瓦了,那可能你要求時間長了,我提前就得把太陽帆板面積做大一點(diǎn),那你把帆板面積做大了,還是這句話,衛(wèi)星它就要沉了,假設(shè)我們考慮到一年,這一年我帆板太陽能電池的衰減量,末期還符合我衛(wèi)星工作的時間要求,我這就可以根據(jù)這個來適當(dāng)?shù)目紤],我這衛(wèi)星就可以做得輕一點(diǎn),好比說我衛(wèi)星帶去這個推進(jìn)劑,那么衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行過程中,它受到月球引力的影響,這軌道逐步要往下衰減的,那么我們也要過一段時間以后,進(jìn)行對軌道適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,調(diào)整軌道那也就是我們有幾個小的推力器,也要叫它工作,它工作以后把軌道調(diào)整一下,這樣一定的時間,它也要一定的推進(jìn)劑的量,這些也要根據(jù)衛(wèi)星要求的,最低在那個地方工作多長時間,帶去一定的余量。
王志:那如果根據(jù)我們現(xiàn)在現(xiàn)有的技術(shù)水準(zhǔn),能不能設(shè)計更長一點(diǎn)使用壽命?
孫家棟:根據(jù)現(xiàn)在飛行,月球表面的條件,有的內(nèi)容比在地球表面要惡劣一些,有的比在地球表面可能好一些。這樣綜合來看,也想到設(shè)計一個圍繞月球壽命更長的衛(wèi)星,倒不是一件不可能的事情。從它自己的正常壽命來講,也許呢要比一年還要長一些,當(dāng)然這種事情還是要上天最后來考驗了。
王志:一年之后呢,嫦娥一號的命運(yùn)是什么?
孫家棟:假設(shè)我們要不管它的話,那它就逐步的漸漸軌道,逐步的就衰落下去了,最后就是還是要落月球表面上去,最后的結(jié)果肯定是這樣的結(jié)果,但是呢這要看我們這一年的工作,我們衛(wèi)星的將來所取得的探測數(shù)據(jù)滿足不滿足我們科學(xué)家的要求,完了以后假設(shè)我們推進(jìn)劑還有適當(dāng)余量的話,那么將來根據(jù)實(shí)際的情況,我們也有可能考慮到是不是還可以做一些其它一些實(shí)驗,當(dāng)然現(xiàn)在還不好說這個話。
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