嫦娥一号卫星 百科内容来自于: 百度百科

嫦娥一号是我国的首颗绕月人造卫星。以中国古代神话人物嫦娥命名,由中国空间技术研究院承担研制。总重量为2350千克左右,尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米,太阳能电池帆板展开长度18米,预设寿命为1年。该卫星的主要探测目标是:获取月球表面的三维立体影像;分析月球表面有用元素的含量和物质类型的分布特点;探测月壤厚度和地球至月亮的空间环境。 嫦娥一号卫星于2007年10月24日18时05分(UTC_8时)左右在西昌卫星发射中心升空。2009年3月1日完成使命,撞向月球预定地点。

研发历史

酝酿10年

我国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动必要性和可行性研究,
嫦娥一号卫星绕月 嫦娥一号卫星绕月
1996年完成了探月卫星的技术方案研究,
1998年完成了卫星关键技术研究,以后又开展了深化论证工作。
经过10年的酝酿,最终确定我国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。
1)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。
2)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。
3)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。后期即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。

初样研制

2004年11月19日“嫦娥一号”开始初样研制,“嫦娥工程”进入实施阶段。
“嫦娥一号”卫星是一颗绕月探测卫星,由中国空间技术研究院研制。主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。这颗卫星已经进入初样研制阶段。在这个阶段,将有电性星和结构星这两颗初样卫星来承担卫星测试工作。
电性星的试验主要是用于一些带有电子性能的设备的综合测试,结构星的试验主要是要考核结构设计的合理性,和整星上温度控制设计的合理性。这两颗初样星的结构制造已经完成,将在2004年底以前开始整星测试。在这个基础上,再进行正样卫星,也就是最终要实现发射的卫星的研制。整个初样测试阶段将持续到2005年6月份,随后将进入卫星正样星的研制阶段。此外,承担卫星发射任务的长征三号甲火箭已经投入生产,为了保证完成月球探测工程任务,科研人员对长三甲火箭进行了41项提高可靠性的设计。据了解,嫦娥一号卫星将在2006年底完成所有的试验,具备发射条件。长三甲火箭也将在2006年下半年出厂。

最后联试

2006年3月,中国探月计划第一颗卫星“嫦娥一号”进入有效载荷正样系统最后联试阶段,以确保科学探测设备
嫦娥一号卫星有效载荷 嫦娥一号卫星有效载荷
将来在太空正常工作。
“嫦娥一号”卫星有效载荷的研制测试工作由中国科学院空间科学与应用研究中心负责。有效载荷总指挥、中科院空间中心主任吴季16日在接受采访时说:“在有效载荷正样系统联试的最后阶段,各研制人员应继续保持严慎细实的工作态度,按质量要求完成正样联试,确保有效载荷设备顺利交付和工程任务圆满完成。”
卫星有效载荷因不同的航天任务而异,在现阶段主要是进行科学探测的仪器和科学实验的设备。“嫦娥一号”卫星有效载荷将包括微波探测仪分系统、空间环境探测分系统、有效载荷数据管理分系统等。

发射升空

发射

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。“嫦娥一号”卫星发射后首先将被送入一个地球同步椭圆轨道,这一轨道离地面距离为500公里至7万公里,探月卫星将用26小时环绕此轨道一圈后,通过加速再进入一个更大的椭圆轨道,距离地面最近距离为500 公里,最远为12万公里,需要48小时才能环绕一圈。此后,探测卫星不断加速,开始“奔向”月球,大概经过83小时的飞行,在快要到达月球时,依靠控制火箭的反向助推减速。在被月球引力“俘获”后,成为环月球卫星,最终在离月球表面200公里高度的极地轨道绕月球飞行,开展拍摄三维影像等工作。
预计卫星奔月总共需时157个小时,距离地球接近38.44万公里。而过去,中国发射的卫星距离地面一般都在3.58 万公里左右,二者几乎相差了10倍。

入轨

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
嫦娥一号卫星发射成功 嫦娥一号卫星发射成功
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。

变轨

当嫦娥一号卫星在16小时轨道飞行一圈半后,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。这一时刻大约发生在2007年10月29日。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,科学家把变轨逐步分解。

奔月

在3条大椭圆轨道上经过7天“热身”后,嫦娥一号卫星将正式奔月。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。嫦娥一号卫星选择这样的奔月方式,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。

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1米/秒的速度误差或1千米的高度误差,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。

制动

11月5日前后,当嫦娥一号卫星到达距月球200千米位置时,需要进行减速制动,也就是“刹车”。只有这样,才能被月球引力捕获,成为绕月飞行的卫星。 这是实现绕月飞行的一个重要步骤:“刹车”晚了,卫星就要撞到月球上去;而“刹车”早了,则会飘向太空。“刹车”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,我国科学家已经突破了这一技术难题。

绕月

嫦娥一号卫星的第一次近月制动,将发生在2007年11月5日,从地月转移轨道进入12小时月球轨道。从这一刻起,嫦娥一号卫星成为真正的绕月卫星。 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。 这时的嫦娥一号卫星,将向地面传回经过公众投票选出的30首歌曲。

探测

建立月球工作轨道后,嫦娥一号卫星携带的“8种武器”将开始大显身手,为完成4大科学目标展开紧张而忙碌的工作。如果不出意外,卫星所携带的CCD立体相机在11月下旬就可以传回第一张月球照片,这是绕月成功的重要标志。干涉成像光谱仪、激光高度计、CCD立体相机将共同完成第一个科学目标,即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。

完成使命

在经过494天的飞行之后,2009年3月1日,中国首颗深空探测卫星———嫦娥一号以撞击月球的方式,结束了它的工作使命。探月工程首席专家欧阳自远评价“即使悲壮也值得”。
嫦娥一号卫星于2009年3月1日下午15时36分开始减速,经过37分钟的减速,卫星成功落在月球的丰富海区域。据北京航天飞控中心的最后确认:嫦娥一号卫星对月球的撞击点位于南纬1.50度,东经52.36度。北京天文馆馆长朱进说,“丰富海”是一个月海的名字,从撞击坑的坐标来看,是距离月球赤道比较近的一个点,从地球上能看到。嫦娥一号卫星在轨运行一年中,共传回1.37TB(1TB=1024GB)的有效科学探测数据,获取了全月球影像图、月表部分化学元素分布等一批科学研究成果,圆满实现工程目标和科学目标。

技术难点

1、轨道设计与飞行程序控制问题
2、卫星姿态控制的三矢量控制问题
3、卫星环境适应性设计移动图片
4、远距离测控与通信问题“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制,“嫦娥一号”月球探测卫星由卫星
组图:嫦娥一号卫星第一次近月制动 组图:嫦娥一号卫星第一次近月制动
平台和有效载荷两大部分组成。卫星平台利用东方红三号卫星平台技术研制,科研人员对结构、推进、电源、测控和数传等8个分系统进行了适应性修改。有效载荷包括CCD立体相机成像光谱仪、太阳宇宙射线监测器和低能粒子探测器等科学探测仪器。
“嫦娥一号”月球探测卫星将于2007年10月在西昌卫星发射中心 由“长征三号甲”运载火箭发射升空。卫星发射后,将用8天至9天时间完成调相轨道段、地月转移轨道段和环月轨道段飞行,执行科学探测任务。它将完成四大科学任务,首要目的便是为月球“画像”,也就是要通过各种手段获取月球表面影像和立体图像。此外,还要分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,探测月壤厚度以及地月空间环境。
专家介绍,嫦娥一号卫星两米见方,太阳翼展开后,最长可达18米,起飞重量为2350公斤,卫星需要10-12天可以飞到月球附近。嫦娥一号设计寿命为一年,执行任务后将不再返回地球

科学目标

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,而在这之前,我国发射的最远距离的卫星离地面4万公里。
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。
国防科学技术工业委员会副主任、国家航天局局长、绕月探测工程总指挥栾恩杰介绍,
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。

搭载歌曲

“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。李春来说,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
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
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:
2、《东方红

社会意义

技术创新

探月工程是继人造地球卫星、载人航天之后,中国航天活动的第三个里程碑。嫦娥一号卫星首次绕月探测的圆满成功,树立了中国航天的第三个里程碑,突破并掌握一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术,使我国成为世界上为数不多的具有深空探测能力的国家,实现了多个中国航天史及航天器的“第一”:第一次研制并成功发射中国首颗绕月探测卫星;第一次实现了绕月飞行和科学探测;第一次形成了深空探测任务的总体设计思路和研制流程,这些都充分体现出我国综合国力显著增强,自主创新能力和科技水平不断提高。

积累经验

作为第一颗月球探测卫星,嫦娥一号卫星的研制过程攻克了很多近地卫星不曾遇到的难题,开辟了中国航天的新领域,为中国执行未来的深空探测任务积累了丰富的经验。
娥一号卫星开展的在轨试验,充分利用卫星的延寿期,获得了大量有价值的试验数据,为嫦娥二号、三号卫星的研制,提供了基础数据,对我国月球探测二期工程的开展和其它深空探测计划的实施,具有重要的工程意义、科学意义和实践意义。嫦娥一号卫星所开展的各项后续试验,一直是在有组织、有计划、分步骤进行的,试验的整个过程充分体现了目的明确,策划充分,方案细致,把握风险,步步推进的特点,最大限度地充分挖掘和发挥了卫星的潜能,取得了重要的科研成果。

促进经济

虽然针对“嫦娥奔月”带来的经济效益还没有一个准确的数字,但美国的“阿波罗计划”给我们提供了借鉴,当年,“阿波罗计划”投资了256亿美元,但它同时创造了3000多项新技术,带动了美国高新技术的全面发展和工业繁荣,据估算,"阿波罗"计划的实施,每投入1美元,最后都能产生4~5美元的经济回报。。大到直径50米的射电望远镜天线,小到防爆配电箱,嫦娥一号工程的不少配套产品都来自民营企业。在我国航天领域,很多高科技原材料、元器件,从国外采购成本高国有企业自行研制时间长,从民营企业中采购军民两用产品,成了实惠的选择。航天技术能为医院创建无菌环境,原来用于确保宇航员呼吸洁净空气的技术,已经被医院用来杀灭细菌和病毒;另外,宇航员使用的水循环处理设备,将来可以用于净化被污染的泉水,达到符合饮用的标准。

获得月面影像

获取“全月面三维影像”是嫦娥一号卫星取得的重要成果之一。在一年的时间里,该卫星按计划完成了南北纬70度的全月面的三维成像,并首次获取了月表极区的全部影像。根据中国探月工程指挥部的决定,卫星还开展了月球两极影像拍摄试验,至2008年7月1日,完整获取了月球两极的影像数据,补充制作了月球极区影像图。“嫦娥一号‘看’遍了月球的每一寸土地,并完整传回了数据。

嫦娥精神

在嫦娥一号卫星研制的岁月里,科技人员始终坚持使命高于一切、责任重于泰山的信念,埋头苦干,无私奉献,以国家需要为第一需要,以人民利益为最高利益,顽强奋战在工程第一线;始终坚持全局一盘棋、上下一条心、各方一股劲,万众一心,众志成城,充分发挥集体智慧和力量,形成强大的合力;始终坚持科学求实的工作作风,攻坚克难,勇于超越,瞄准深空探测科学技术前沿,掌握了一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术;始终坚持科学管理,缜密决策,精心组织,在较短的时间内,高标准、高质量、高效率地实施了工程任务,同时,形成了宝贵的精神财富,这些,都将对完成我国月球探测二期、三期工程,推动中国航天又好又快的发展,发挥重要的作用,产生深远的影响。
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