嫦娥二號與拉格朗日L2點“共舞”
——訪探月工程副總指揮、國防科工局探月與航天工程中心主任吳志堅
新華社北京8月31日電(王敏、袁夢晨)8月25日23時27分,我國第二顆月球探測衛(wèi)星嫦娥二號在世界上首次實現(xiàn)從月球軌道出發(fā),受控準確進入距離地球約150萬公里遠的、相對太陽與地球保持靜止的平動點——拉格朗日L2點的環(huán)繞軌道。
這對我國探月工程和深空探測具有怎樣的意義?嫦娥二號之后的命運將如何?帶著這些問題,新華社記者采訪了探月工程副總指揮、國防科工局探月與航天工程中心主任吳志堅。
航天領域的又一個重大跨越
問:嫦娥二號飛到拉格朗日L2點,對我國意味著什么,對我國深空探測有什么意義?
答:嫦娥二號衛(wèi)星飛往拉格朗日L2點,可以說是我國航天領域的又一個重大跨越。從工程技術方面來講,從月球軌道飛往拉格朗日L2點,標志著我們在軌道設計、飛行控制、測控、通信方面的技術有了新的突破,使我國成為繼美國、歐空局之后第三個在這點上進行空間探測的國家(組織),也是我國第一次進行一次發(fā)射、執(zhí)行多個任務、開展多個目標探測的一次有益的嘗試。
從科學探測來講,嫦娥二號在這點上可以對地球遠磁尾、高能粒子、太陽風進行動態(tài)監(jiān)測,同時也可以對太陽磁暴等進行監(jiān)測,這次探測對空間環(huán)境的預警、天文學研究具有十分重要的意義。
問:據(jù)了解,嫦娥二號有三項拓展試驗,環(huán)繞L2點飛行是第三項,完成這個就完成了三項拓展試驗。那么為什么要給嫦娥二號設定這三項拓展試驗?尤其是這個L2點的拓展試驗?
答:嫦娥二號衛(wèi)星原來是探月工程一期的備份星。嫦娥一號成功之后,經(jīng)國務院批準,經(jīng)過技術改造,使其成為探月工程二期的技術先導星,主要任務是深化月球探測的成果,同時驗證將來要實現(xiàn)月球軟著陸的部分技術,降低軟著陸的風險。
它的設計壽命是半年,去年10月1日嫦娥二號在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射,到溫家寶總理來為嫦娥二號所獲得虹灣高分辨率月圖揭幕的時候,我們對這顆衛(wèi)星的狀態(tài)、燃料情況以及系統(tǒng)的運行情況就已經(jīng)有了一個初步估計,對這顆衛(wèi)星設計壽命期后如何使用,怎么繼續(xù)進行科學試驗,國防科工局就已經(jīng)組織專家進行深入論證。
論證工作有三個原則,第一是具有新意,最好是過去沒有過的;第二是后續(xù)的試驗一定要有價值,要有科學價值和技術價值;第三是經(jīng)過努力能夠實現(xiàn)。本著這三條原則,專家主要提出五種方案:第一種是像嫦娥一號一樣受控撞月,國際上通常是這樣做的,但是這樣做沒有什么新意;第二是進行環(huán)月飛行,但是這種方案所獲得的成果增量非常有限;第三是從月球飛回地球,因為在探月三期的過程,要經(jīng)歷月地轉移和大氣層再入,但是通過計算它的燃料后發(fā)現(xiàn),衛(wèi)星只能飛到近地,不能飛回地球;第四是讓它離開月球往外飛,進行測控拉距試驗,但是目標比較單一;最后,專家選擇了拉格朗日L2點。
三項拓展試驗成功完成
問:請詳細介紹這三項拓展試驗的主要內(nèi)容?
答:三項拓展試驗:其一,在已經(jīng)獲得99.9%的全月圖數(shù)據(jù)基礎上補拍兩極的漏拍點,使我國擁有全世界最全高分辨率的全月圖;其二,在月球的背面、內(nèi)側,不可視的情況下,用主發(fā)動機降軌,來驗證自動控制系統(tǒng)、導航控制系統(tǒng)與主發(fā)動機之間的協(xié)同能力;其三,飛往拉格朗日L2點。這三項拓展試驗項目的選擇,方案的制訂,工作的組織,是在專家和研制單位論證基礎上,經(jīng)工程領導小組研究確定,經(jīng)探月工程總指揮陳求發(fā)批準實施的。
問:在完成這三項拓展試驗的過程中有哪些難關,遇到的最大難處是什么?
答:實際上,確定這個方案以及在實施過程中,受很多條件制約。第一就是燃料;第二是時間;第三是順序,先做什么、后做什么;第四,測控條件的制約能力。
要綜合考慮這些因素,還要看進行任務中自然條件是否具備,特別是6月16號的月食,能不能在月食前離開月球,如果說,月食前不能完成兩個在月球軌道的試驗,那么在月食情況下,這顆衛(wèi)星就面臨生存的危險,也就給飛離月球帶來了風險。這樣確定先是補拍月球兩極圖,補拍的周期就要27天;然后就是下虹灣,下虹灣需要4天;在這些任務完成后必須要在6月16日之前飛離月球,才能保證這顆衛(wèi)星的安全。
問:這些難關是如何攻克的?
答:這當中有很多細節(jié)。4月1日壽命期滿后,當時的衛(wèi)星處于側飛的狀態(tài),不能補拍兩極圖,要等到4月24日衛(wèi)星轉入正飛姿態(tài)。月球一個自轉過程是27天,補拍兩極圖必須要一個月球自轉周期(27天),一天不能少。
從24日開始,27天后,就要到5月21日,而衛(wèi)星下虹灣的時間最理想的是4天,受虹灣周邊地形限制,5月24日衛(wèi)星必須重新上升到安全高度。如果5月20日下虹灣,就缺少一天補拍兩極圖的時間。下一個滿足補拍要求的時間,恰恰是有月食的6月16日,權衡利弊后,工程總體提出并報陳求發(fā)總指揮批準,下虹灣推遲到5月21日。這樣保證了前兩項試驗任務的完成,而且在月食到來之前就飛離月球,進行飛往L2點的試驗。
國際上第一次從月球軌道出發(fā)前往拉格朗日L2點
問:這對未來中國開展深空探測有何意義?
答:這些試驗為今后進行月球以遠的行星際探測做了技術上的儲備,積累了工程經(jīng)驗。
問:我國成為世界上繼歐空局和美國之后,第三個造訪拉格朗L2點的國家和組織,在完成這次動作的時候,有沒有借鑒之前的兩個宇航機構的做法,有沒有新的突破?
答:在航天領域進行科學探測和科學創(chuàng)新,各個國家之間都是互相學習、互相借鑒的。如果說嫦娥二號衛(wèi)星這次到L2點與其它國家和組織有什么不同的話,那就是我們是從月球軌道直接去的,這在世界上是首次。
問:嫦娥二號衛(wèi)星完成這三項拓展任務之后的命運將會怎樣?
答:根據(jù)目前衛(wèi)星的燃料情況,這個衛(wèi)星要在拉格朗日L2點環(huán)繞工作一段時間,進行科學探測。
問:在到達拉格朗日L2點的時候,是不是可以對嫦娥二號有一個定性的結論,嫦娥二號是否非常圓滿地完成任務?
答:航天界普遍反映,嫦娥二號是我國航天產(chǎn)品中的精品,她不僅圓滿地完成了預定任務,而且是超額完成任務,表現(xiàn)十分出色。