中新社北京12月15日电 题:中国“嫦娥”与西方“战神”700万公里深空擦肩交会
作者 孙自法 蔡金曼
距地球约700万公里的深空,中国“嫦娥二号”与以西方凯尔特人神话中“战神”图塔蒂斯命名的国际编号4179号小行星,以10.73公里/秒的相对速度,在最近距离为3.2公里时“擦肩而过”。
北京时间12月13日下午,“嫦娥”与“战神”的深空“约会”,首次实现中国对小行星的飞越探测。双方擦肩交会时,“嫦娥二号”星载监视相机还对图塔蒂斯小行星进行光学成像,也在国际上首次实现对该小行星近距离探测。
至此,“嫦娥二号”再拓展试验圆满成功,“嫦娥二号”工程完美收官,并为中国未来开展月球以远的深空探测积累宝贵的工程经验、奠定坚实的科技基础。
奔向38万公里外月球:由“替补”到“先锋”
“‘嫦娥二号’本是‘嫦娥一号’的备份,我们原计划用它来弥补‘嫦娥一号’任务的风险。”中国探月工程首任总指挥栾恩杰表示。
2007年10月,“嫦娥一号”任务圆满成功。“嫦娥二号”怎么办?当年12月,中国探月工程领导小组组织开展“嫦娥二号”适用方案论证。
2008年2月,探月工程二期获准立项,“落月探测”研制工作正式启动。6月,国防科工局召开专题会议,决定将“嫦娥二号”确定为工程二期的先导星,主要验证“软着陆”任务部分关键技术。
中国工业和信息化部副部长、国防科工局局长、探月工程重大专项领导小组组长、探月工程总指挥陈求发提出,综合考虑工程一期取得的成果、工程二期的技术难度、备份产品的技术状态和工程相关系统的条件,将备份星进行技术改进,为工程二期验证新技术、降低工程实施风险更具价值。
2008年10月,“嫦娥二号”任务获准实施,从“绕”起步、为“落”而生的“嫦娥二号”,由“替补”正式变身“先锋”。2010年10月1日,肩负全新历史使命的“嫦娥二号”成功奔向月球。
从“替补”到“先锋”,中国航天科研人员对“嫦娥二号”卫星开展了大量技术改进,并新研出部分载荷和试验分系统,实现新的技术跨越:开辟奔月时间短、卫星燃料消耗少的直接奔月轨道;验证X频段深空测控技术,实现航天测控由S向X频段的跨越;对月面虹湾地区进行高分辨率成像,为“嫦娥三号”月球“软着陆”任务积累经验。
飞向150万公里外L2点:由探月卫星变身太阳系人造小行星
2010年12月,“嫦娥二号”任务圆满成功,其“归宿”再次成为关注焦点。
中国探月工程总设计师吴伟仁回忆称,当时专家们的建议主要有三种:一是让“嫦娥二号”返回地球轨道附近;二是撞向月球为“嫦娥三号”落月积累经验和数据;三是远赴深空,开展拓展性试验。
2011年1月,陈求发主持召开探月工程重大专项领导小组第八次会议,会议综合权衡卫星状态、燃料剩余、测控通信能力、技术试验与科学探测价值等因素,最终选择最具风险也最具价值的方案——开展拓展试验。
为确保完成拓展试验,国防科工局牵头组织卫星、测控和地面应用三大系统,细致研究燃料利用、试验时机、月食应对等因素,统筹兼顾三项试验任务,明确提出“确保卫星安全、合理安排试验、尽量延长寿命、务求最大效益”原则,重点对飞往距离地球约150万公里远、太阳与地球引力平衡点——日地拉格朗日L2点探测。经过4个多月专题论证,形成完整的顶层设计和实施方案。
“‘嫦娥二号’的拓展试验包括三项内容:一是补全月球南北两极漏拍点;二是在月球背面测控无法支持情况下,用主发动机点火降轨至15公里轨道高度,再次对‘嫦娥三号’预选着陆区进行高清晰成像;第三项也是最重要的一项,是从月球轨道出发,奔向日地L2点,进行深空探测。”探月二期工程总体部部长刘彤杰介绍说。
2011年4月,“嫦娥二号”半年设计寿命期满,既定的六大工程目标和四大科学探测任务圆满完成,拓展试验随即展开:4月下旬至5月底,开展补拍月球南北两极漏拍点和再次对“嫦娥三号”预选着陆区进行高清晰成像亮相拓展试验;6月上旬,“嫦娥二号”受控飞离月球,奔向150万公里远的日地拉格朗日L2点,8月下旬,“嫦娥二号”精确飞抵L2点并进入环绕轨道,此后进行为期10个月的科学探测,获得地球远磁尾离子能谱、太阳耀斑爆发和宇宙伽马爆等大量科学数据。
“嫦娥二号”拓展试验实现中国航天从38万公里到150万公里的跨越,其工作寿命延长至两年多,也成为中国首次进行一次发射、探测多个目标、执行多科学探测任务的有益尝试。
迈向700万公里深空:飞越探测小行星
2012年3月,“嫦娥二号”环绕L2点飞行200余天,全面完成拓展任务工程目标和科学探测任务。
陈求发强调,“再拓展试验要创新,要最大限度发挥‘嫦娥二号’潜力。”
探月工程卫星、测控、地面应用三大系统,研究“嫦娥二号”的再拓展试验方案:从L2点飞L1点、飞回月球、从L2点飞走……深入论证后,最终建议飞往更远的深空探测小行星,以充分发挥“嫦娥二号”卫星的科学和技术试验潜力。
6月初,已在日地拉格朗日L2点开展10个月科学探测的“嫦娥二号”卫星成功变轨,脱离L2点环绕轨道,进入飞往小行星的轨道。探月工程总体组织地面应用系统及有关单位,集中国内多台光学天文望远镜,多家天文台联合攻关,连续精确测定出图塔蒂斯小行星的运行轨道。
12月13日,飞离日地拉格朗日L2点190多天的“嫦娥二号”卫星,成功受控飞抵距地球约700万公里远的深空。北京时间16时30分,“嫦娥二号”与图塔蒂斯小行星由远及近“擦肩而过”,交会时两者相对距离约3.2公里,相对速度10.73公里/秒,交会时“嫦娥二号”星载监视相机还对小行星进行光学成像。
“嫦娥二号”再拓展试验的成功实施,使中国首次拥有飞入行星际的探测器,还首次突破并掌握700万公里远的轨道设计与控制技术,也为中国未来的深空探测活动,尤其是小行星探测奠定了坚实基础。(完)
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