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嫦娥一号星体为立方体,两侧各有一个太阳帆板,最大跨度达18.1米,重2350千克,工作寿命一年。它将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。
该卫星平台由结构分系统、热控分系统、制导,导航与控制分系统、推进分系统、数据管理分系统、测控数传分系统、定向天线分系统和有效载荷等9个分系统组成。这些分系统各司其职、协同工作,保证月球探测任务的顺利完成。星上的有效载荷用于完成对月球的科学探测和试验,其它分系统则为有效载荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保证服务。2007年10月24日18时05分,搭载着我国首颗探月卫星嫦娥一号的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火发射。
长征三号甲运载火箭在发射嫦娥一号卫星时,通过第一、二级和第三级的第一次点火,先将卫星送入近地轨道,并在近地轨道滑行飞行一段时间。
火箭起飞第1249秒,三级火箭第二次点火;
第1373秒,三级火箭二次点火发动机关机。
第1473秒,星箭分离成功,嫦娥一号卫星进入近地点约200千米、远地点约51000千米、运行时间为16小时的大椭圆轨道,成为一颗绕地球飞行的卫星。2007年10月25日下午,地面注入指令,卫星上推力为50牛顿的调姿发动机开始点火,约4分钟后,推力为490牛顿的主发动机点火实施变轨,将卫星轨道近地点抬高到离地球约600公里的地方。
2007年10月26日下午,当卫星再次到达近地点时,卫星主发动机再次打开,巨大的推力使卫星上升到24小时轨道。在24小时轨道上运行3圈后,卫星上的主发动机第三次点火,实施第二次近地点变轨,嫦娥一号卫星进入48小时轨道。
2007年10月31日,当卫星再一次抵达近地点时,主发动机打开,卫星的速度在短短几分钟之内提高到10.916千米/秒以上,进入地月转移轨道,真正开始了从地球向月球的飞越。
2007年11月5日前后,嫦娥一号卫星到达距月球200千米位置,进行减速制动。
2007年11月5日,从地月转移轨道进入12小时月球轨道。
2007年11月6日前后,嫦娥一号卫星进行第二次近月制动,速度进一步降低,卫星进入3.5小时轨道,并在这个轨道上运行7圈。
2007年11月7日前后,嫦娥一号卫星进行第三次近月制动,进入127分钟月球极月轨道。这是卫星绕月飞行的工作轨道。这个轨道为圆形,离月球表面200千米。中国探月工程首席科学家、中国科学院院士欧阳自远介绍“嫦娥一号”是我国发射的最远距离的卫星,距地球的平均距离是38万公里。
绕月探测工程将完成以下四大科学目标:
一、获取月球表面三维立体影像,精细划分月球表面的基本构造和地貌单元,进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究,为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据,并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等。
二、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布,绘制各元素的全月球分布图,月球岩石、矿物和地质学专题图等,发现各元素在月表的富集区,评估月球矿产资源的开发利用前景等。
三、探测月壤厚度,即利用微波辐射技术,获取月球表面月壤的厚度数据,从而得到月球表面年龄及其分布,并在此基础上,估算核聚变发电燃料氦-3的含量、资源分布及资源量等。
四、探测地球至月亮的空间环境。月球与地球平均距离为38万公里,处于地球磁场空间的远磁尾区域,卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体,研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用。
由月球探测卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成的绕月探测工程系统届时将实现以下五项工程目标:
1)研制和发射我国第一个月球探测卫星;
2)初步掌握绕月探测基本技术;
3)首次开展月球科学探测;
4)初步构建月球探测航天工程系统;
5)为月球探测后续工程积累经验。“嫦娥一号”搭载了歌曲30首,但是普通电视电台不能收到嫦娥歌曲信号。由于月球距离地球40万公里,地面上不可能像听收音机一样接收。只能用天线把数据调制成S波段数据,地面接收后再把它处理出来,再把这个数据文件放到发射塔上发射,收音机就听得见,也可以到网上下载。
30首播放歌曲清单:
1、《谁不说俺家乡好》
2、《爱我中华》
3、《歌唱祖国》
4、《梁山伯与祝英台》
5、《我的祖国》
6、《走进新时代》
7、《二泉映月》
8、《黄河颂》
9、《青藏高原》
10、《长江之歌》
11、《在希望的田野上》
12、《春天的故事》
13、《七子之歌》
14、《我的中国心》
15、《高山流水》
16、《草原上升起不落的太阳》
17、《中国人》
18、《贵妃醉酒》选段
19、《难忘今宵》
20、《歌声与微笑》
21、《春节序曲》
22、《半个月亮爬上来》
23、《游园惊梦》选段
24、《富饶辽阔的阿拉善》
25、《十二木卡姆选曲》
26、《东方之珠》
27、《在那遥远的地方》
29、《我是中国人》
30、《但愿人长久》
特别选用曲目:
1、《义勇军进行曲》
2、《东方红》
嫦娥一号是在东方红三号卫星的基础上通过改进设计而完成的正方体形状的绕月卫星。东方红三号是一个三万六千多公里高的通讯卫星,但是嫦娥一号的近地点是三十六万多公里,远地点是四十万多公里,这个高度相当于东方红三号的十倍,而且以前绕地卫星是解决卫星和地球这两体问题,现在是要解决卫星、地球和月亮三体问题。不是说朝月亮发射火箭,就可以飞到上面去,因为月亮是绕着地球运行的,所以必须当它在某一个合适位置时,发射一个卫星跟月亮进行空间交汇,这个时候才可能遇到它。
先用运载火箭将嫦娥一号送到围绕地球运转的一个轨道,这个轨道的近地点是200公里,远地点是51000公里,这个过程原理就跟地球卫星发射相同。进入到这样一个轨道以后,卫星与火箭完全分离,卫星的太阳能帆板打开,然后通过卫星的姿态控制调整卫星姿态,通过轨道控制增加卫星速度。第一次时把椭圆运行轨道的近地点从200公里调整到600公里,主要是为了测控能够较长时间看见卫星。然后在600公里的近地点高度跟51000公里的远地点高度这样的椭圆轨道上,每一次卫星走到近地点位置就进行一次点火,在近地点点火,椭圆轨道的远地点就比原来要增加,根据轨道的测量计算,最后到预定值。像这样从近地点进行加速的过程也就是轨道控制要进行三次,做完以后,卫星就朝着月亮那个方向飞去了。
飞到靠近月球时,还要在近月点把速度降下来,否则卫星就擦着月亮的边飞到太空去了,也许成为太阳的一个行星,也许就飞到其他的地方去。所以要使卫星绕着月亮运行的话,必须在靠近月亮的地方进行轨道制动。轨道制动就是轨控发动机反向减速,跟刚才说的在地球这边调整远地点的高度的方法一样,只不过这是减速,也要通过三次调整,把卫星的速度降下来,达到200公里高的绕月轨道,最后进入绕月工作轨道运行。要使卫星顺利加减速,必须正确调整卫星的飞行方向和飞行姿态,卫星姿态在任何方向的偏离,都将导致卫星不能按照原定轨道修正。卫星的动力来自携带的推进剂,通过地面或卫星上的程序控制推进剂,到一定的地方发动机点火,产生反推力,就使卫星向前加速,或者是向相反的减速。要完成轨道的变化,是完全依靠卫星自主的姿态控制和轨道控制,或者加轨道制动。
嫦娥一号的功能:作为中国的首颗月球探测卫星,嫦娥一号的主要任务是在月球轨道上进行科学探测,收集月球表面和空间环境的数据。
嫦娥一号的结构特点:该卫星的构型为2米×1.72米×2.2米的矩形主体,配备有两块可展开的太阳能电池帆板,当完全展开时,其最大跨度可达18.1米。整个卫星的重量大约为2350千克,其中包括约130千克的科学探测仪器。
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