浅谈中国成功发射首颗探月卫星嫦娥一号的成功发射，对我国来说是具有跨时代的意义。但是在这巨大成功 的背后，科学家需要攻克的困难是超乎想象的。 2007 年10 月24 日18 时05 分，在西昌卫星发射中心，长征三号甲运载火箭 携带嫦娥一号卫星顺利升空——“嫦娥一号”开始奔月之旅。在嫦娥一号卫星飞 38万公里外月球的过程中中，需要进行一系列高度复杂又充满风险的动作。 中国绕月探测工程总指挥栾恩杰说过：“如果从卫星发射到最后数据分析过程的 10 个关键环节都能顺利完成，那么绕月探测就圆满成功了。” 关节点一：运载火箭发射 美国和苏联在 20 世纪的探月活动，因运载火箭故障造成的探测失利占了很 大比重。因此，运载火箭的高可靠性，是确保探月成功的必要前提。 15次发射，迄今这一型号火箭的发射成功率为 100％。此前，长征三号 甲运载火箭与应用广泛的东方红 号卫星平台曾多次“联姻”，每次都取得圆满成功，用来发射在东方红 号卫星平台上研制而成的嫦娥一号卫星最合适。在中国现有的3 个航天发射场中，只有西昌卫星发射中心具备发射长征三号甲等 大推力火箭的能力，而且这里纬度低、海拔高、交通便利，是发射各类地球同步 轨道卫星的理想场所。 关节点二：入轨 卫星能否准确进入预定轨道，是判断发射是否成功的重要标志。 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。在火箭起 飞的第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。 关节点三：变轨 嫦娥一号卫星在 16 小时轨道飞行一圈半后，10 25日，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。10 26日，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，10 月29 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。 这几次变轨都是通过卫星上的发动机使卫星加速。从理论上讲一次变轨就可以实 现，但为了充分利用燃料，同时也为了方便地面控制，把变轨逐步分解。 关节点四：奔月 条大椭圆轨道上经过7天后，嫦娥一号卫星将正式奔月。 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。 嫦娥一号卫星选择的奔月方式有着3 方面的优点：一是可以确保重力损耗控 制在5％以下；二是将几次近地点机动安排在同一地区，有利于地面监测；三是 安排了24 小时轨道，可以比较方便地解决发射日期延后的问题。 关节点五：修正 在地月转移轨道，也就是从地球轨道到月球轨道的这段距离，嫦娥一号卫星 需要飞行约114 个小时。 在人类探月活动的历史上，曾多次发生探测器未能实现月球的捕获而丢失在 星际间的事故，这大多是由于飞行过程中卫星姿态和速度控制不精确造成的。如 果卫星在地月转移轨道近地点有 千米的高度误差，飞到月球附近时都将产生几千千米的位置误差。 在高速飞行的过程中，嫦娥一号卫星必须在地面的指令下进行中途轨道修 正。一般来讲，至少需要进行两次修正，第一次是在进入地月转移轨道的一天之 内，第二次是在到达月球的前一天内。这些指令，都是由设在北京的航天飞行控 制中心发出的。 关节点六：制动 11 日前后，当嫦娥一号卫星到达距月球200 千米位置时，需要实施第 一次近月制动，所谓近月制动，就是给在地月转移轨道高速飞行的卫星减缓速度， 需要进行减速制动，完成“太空刹车减速”，才能被月球引力捕获，建立正常姿 态，进行环月飞行。成为绕月飞行的卫星。 嫦娥一号卫星在地月转移轨道上经过114 小时来到距月球约200 公里的近月 点时，卫星飞行速度达到每秒约2.4 公里，如不及时有效制动，卫星将飞离月球， 与月球的再次交汇将更加困难。如果制动量过大，将会撞击月球。“减速制动” 是否成功，关键取决于卫星当时的位置和速度矢量是否正确。经过多次复核、复 算，中国已具备对距地球38 万公里卫星进行精确测控的能力。 关节点七：绕月 11 25分，嫦娥一号卫星第一次近月制动，从地月转移轨道进 入12 小时月球轨道。从这一刻起，嫦娥一号卫星成为线 日，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 日，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。 关节点八：探测 建立月球工作轨道后，嫦娥一号卫星携带的 项科学任务目标展开工作。卫星所携带的CCD 立体相机传回第一张月球照片，这是绕月成功的重要标 干涉成像光谱仪、激光高度计、CCD立体相机将共同完成获取月球表面三 维立体影像；γ 射线谱仪、X 射线谱仪将携手对月球表面有用元素及物质类型的 含量和分布进行辨析。 首次被应用到月球探测中的微波探测仪，将对月壤厚度和氦-3 资源量展开探 测；而由太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器组成的空间环境探测系统，将 通过不间断地捕捉质子、电子和离子，对4 万到40 万千米范围的“地-月”空间 环境展开探测。 关节点九：传输 按照科学家的通俗说法，这次为“嫦娥”买的是“单程票”。嫦娥一号卫星， 需要从38 万千米外将探测数据传回地球。 嫦娥一号卫星携带的传输天线有两部：一部是定向天线，方向始终对着地球 上的接收天线；一部是全向天线，也就是没有固定方向的天线。 空间衰减、时间延迟，使得地面接收月球探测数据的技术难度大大增加。地 面应用系统为此专门建造了两座被称为射电望远镜的大口径天线：一座在北京密 云，天线 米；一座在云南昆明，口径达40 米。两座大口径天线，时刻 注视着嫦娥一号卫星的一举一动，把卫星传输来的信息全部收集起来。 关节点十：研究 嫦娥一号卫星获得的数据十分珍贵。能否充分利用好这些数据，将决定着探 月活动价值的高低。 传到地面的数据将被送到设在北京的地面应用系统总部，进行预处理。完成 预处理的数据，将由地面应用系统组织更多的科学家和技术人员进行进一步的研 究和处理，得出最新的研究成果或科学发现。 中国国家航天局宣布，嫦娥一号卫星获得的许多数据将完全公开，供全世 界的科学家研究分享。中国“嫦娥”，将为人类的航天事业作出自己的贡献。 中国的探月工程 中国探月工程经过10 年的酝酿，最终确定中国的探月工程分为“绕”、“ 个阶段。第一期 第一期绕月工程将在2007年发射探月卫星“嫦娥一号”，对月球表面环境、 地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。 第二期 第二期工程时间定为2007年至2010 年，目标是研制和发射航天器，以软着 陆的方式降落在月球上进行探测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自 动机器人探测着陆区岩石与矿物成分，测定着陆点的热流和周围环境，进行高分 辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为以后建立月球基地的选址提供月面的 化学与物理参数。 第三期 第三期工程时间定在2011至2020 年，目标是月面巡视勘察与采样返回。其 中前期主要是研制和发射新型软着陆月球巡视车，对着陆区进行巡视勘察。后期 2015年以后，研制和发射小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器 人操作臂等，采集关键性样品返回地球，对着陆区进行考察，为下一步载人登月 探测、建立月球前哨站的选址提供数据资料。此段工程的结束将使我国航天技术 迈上一个新的台阶。 “嫦娥奔月”的重大意义 嫦娥一号探月卫星发射成功在政治、经济、军事、科技乃至文化领域都具有 非常重大的意义。 政治 从政治领域来看，嫦娥一号发射成功体现了中国强大的综合国力以及相关的 尖端科技，是中国发展软实力的又一象征，表明了中国在有效地掌握和利用太空 巨大资源、实现科研创新、凝聚民心、增强国家竞争力等一系列远大目标的决心 与行动。嫦娥一号在十七大胜利闭幕之际成功发射升空，无疑是对献 礼的最好礼物。这将极大的振奋全国人民的民族精神，提高中共的执政威信。历 史已经多次证明,在事关全民族利益、指向国家改革开放深化的重大时代事件面 前，民众与中央上下同欲，其产生的集中效应不但能确保 “嫦娥奔月”成功， 也能在以后的日常建设中起到领航灯作用，保证社会又快又好地和谐发展。嫦娥 奔月的成功，还将意味着在国际空间开发和探测上，中国必将占有一席之地并且 具有发言权。这也是中国在发射嫦娥一号探月卫星后，要求成为国际空间站第 17 个成员国的原因所在。 经济 从经济领域来看，将带动信息、材料、能源、微机电、遥科学等其它新技术 的提高，对于促进中国社会经济的发展和人类社会的可持续发展具有重要意义。 随着我国空间技术的进步和深空探测的深入，对相关材料的需求必将促进相关行 业、产业得到更大的发展。同时，月球上特有的矿产资源和能源是对地球上矿产 资源的补充和储备，将对人类社会的可持续发展产生深远的影响。月球表面具有 极其丰富的太阳能，月壤中蕴藏的丰富的氦-3 也能提供新型核聚变的材料，应用 前景广阔。 军事 从军事领域来看，表明我国的导弹打卫星和激光摧毁卫星的技术已经日臻成 熟。虽然这次嫦娥一号卫星没有携带任何与军事有关的设备，但是中国的运载火 箭可以在发射出现故障时实施紧急关机，飞船和卫星可以在外太空实施数次变 轨，当卫星发生故障，也可以用弹道导弹或者激光予以摧毁，显示我国如果要在 外太空实现军事用途也并非难事。 科技 那么从科技领域来看，“嫦娥奔月”将促进中国航天技术实现跨越式发展和 中国基础科学的全面发展。月球探测将推进宇宙学、比较行星学、月球科学、地 球行星科学、空间物理学、材料科学、环境学等学科的发展，而这些学科的发展 又将带动更多学科的交叉渗透。目前中国科学家对月球的了解和认识往往依赖于 他国提供的材料，这样就丧失了许多研究月球的机会。 文化 从文化领域来看，嫦娥一号的发射成功具有重要的启蒙意义。探月给人类本 身带来了社会发展理念的 “颠覆性改变”，人类第一次将思维与身躯同时挣脱地 心引力的束缚，进入到地球以外的无限宇宙空间中，实地接触了月球表面，人类 之前所摸索出的各种科学理论得到部分验证或反证。人类文明编年史从国家疆 域、地球视野进入到“光速世界”，堪称又一大跨越。 嫦娥奔月的成功带给中国人的是加快发展的坚定信心，就如当年中国爆炸原 子弹之后全世界华人的欣喜。中国历来都是一个大国，可是中国却在很久以前丢 掉了自己的强国地位。每一次成功带来的国家强大的希望对于中国人都是激励， 这种激励又进一步刺激了新的成功，获得巨大的民族动力。“嫦娥奔月”所带来 的攻坚精神、创新意识都成为了全民的宝贵精神财富。“嫦娥奔月”是举国关注 的公共事件，通过媒体以各种形式传播“嫦娥奔月”的科普知识、时代意义，使 公众接受了氛围良好的爱国主义教育和科学启蒙。 新闻2 学号01