新華社北京10月24日電(記者李斌、吳晶晶)探月工程是我國第一次對地球以外的星體進行近距離探測,是邁向深空探測的第一步。探月工程面臨著諸多技術難點需要突破。
軌道設計與飛行程序控制問題。在地球、月球、衛星三體運動條件下月球探測衛星的軌道設計,較以往地球、衛星相對運動條件下的設計更為複雜。衛星首先由運載火箭送入地球大橢圓軌道,與運載火箭分離後,利用自身推進系統經過調相軌道三次加速,進入地月轉移軌道,在此期間衛星需要進行多次軌道調整和姿態機動,以確保能夠準確地被月球引力捕獲。衛星在地月轉移軌道運行4至5天后,進入月球捕獲軌道,進行3次制動,分別經過三個不同軌道階段進入月球的目標軌道,執行預定任務。衛星從發射到進入月球目標軌道共需飛行8至9天。
衛星姿態控制的三矢量控制問題。在環月飛行期間衛星姿態要一直保持對月、地、日三個天體定向,各種探測器要保持對準月面,以完成科學探測任務;衛星發射和接收天線要保持對地定向,以將科學數據傳回地球,供地面應用系統研究;衛星的太陽能帆板要保持對日定向,為了使電池陣儘量獲得日照,需採用正飛和側飛兩種姿態,以獲得正常工作所需的電力,但也增加了姿態控制的附加要求和能量要求。在衛星運行期間,月、地、日三個天體都是相對運動的,姿態控制是三矢量控制過程,需要在衛星整體佈局、質量分佈、多軸控制跟蹤等方面進行很多新的理論研究,也帶來許多工程實踐上的挑戰。
衛星環境適應性設計。月球衛星運行的空間環境複雜,對衛星及各設備的環境適應性、可靠性提出了更高的要求。如:地-月空間的強輻照環境會對電子器件産生很大影響;月球在對日面、背日麵條件下的溫度變化梯度很大(-170至130℃),所以對探測器的溫控要求更高。
遠距離測控與通信問題。月球探測一期工程的最大考驗是測控系統,測控系統的傳輸能力要達到足夠遠的距離。此前我國衛星到達的最遠距離只有7萬公里左右,而月球距地球平均38萬公里,給測控系統的傳輸能力帶來了挑戰;另外,衛星飛往月球過程中和運行期間要進行多次姿態調整,衛星的調姿要能接力觀測到,測控應滿足主要測控手段的可觀可控,但我國本土東、西只有5000公里,給測控的連續性提出更高的要求。我國尚未建成深空測控網,目前採用航天測控網和天文觀測網相結合的辦法,基本可滿足要求,但余量太小,這是必須解決的難題。
科學數據的定標和反演問題。嫦娥一號衛星搭載的有效載荷,在上天之前要進行定標,以保證科學數據的準確性,因為沒有月球樣品,需要按照國際月球研究的成果,人工配製樣品進行定標。在數據反演過程中,由於衛星姿態、軌道高度、空間環境的影響,必須對探測數據進行消除各種偏差的處理,才能得到真實可信的月球科學數據。