嫦娥二號與拉格朗日L2點“共舞”
——訪探月工程副總指揮、國防科工局探月與航天工程中心主任吳志堅
新華社北京8月31日電(王敏、袁夢晨)8月25日23時27分,我國第二顆月球探測衛星嫦娥二號在世界上首次實現從月球軌道出發,受控準確進入距離地球約150萬公里遠的、相對太陽與地球保持靜止的平動點——拉格朗日L2點的環繞軌道。
這對我國探月工程和深空探測具有怎樣的意義?嫦娥二號之後的命運將如何?帶著這些問題,新華社記者採訪了探月工程副總指揮、國防科工局探月與航天工程中心主任吳志堅。
航天領域的又一個重大跨越
問:嫦娥二號飛到拉格朗日L2點,對我國意味著什麼,對我國深空探測有什麼意義?
答:嫦娥二號衛星飛往拉格朗日L2點,可以説是我國航天領域的又一個重大跨越。從工程技術方面來講,從月球軌道飛往拉格朗日L2點,標誌著我們在軌道設計、飛行控制、測控、通信方面的技術有了新的突破,使我國成為繼美國、歐空局之後第三個在這點上進行空間探測的國家(組織),也是我國第一次進行一次發射、執行多個任務、開展多個目標探測的一次有益的嘗試。
從科學探測來講,嫦娥二號在這點上可以對地球遠磁尾、高能粒子、太陽風進行動態監測,同時也可以對太陽磁暴等進行監測,這次探測對空間環境的預警、天文學研究具有十分重要的意義。
問:據了解,嫦娥二號有三項拓展試驗,環繞L2點飛行是第三項,完成這個就完成了三項拓展試驗。那麼為什麼要給嫦娥二號設定這三項拓展試驗?尤其是這個L2點的拓展試驗?
答:嫦娥二號衛星原來是探月工程一期的備份星。嫦娥一號成功之後,經國務院批准,經過技術改造,使其成為探月工程二期的技術先導星,主要任務是深化月球探測的成果,同時驗證將來要實現月球軟著陸的部分技術,降低軟著陸的風險。
它的設計壽命是半年,去年10月1日嫦娥二號在西昌衛星發射中心發射,到溫家寶總理來為嫦娥二號所獲得虹灣高分辨率月圖揭幕的時候,我們對這顆衛星的狀態、燃料情況以及系統的運行情況就已經有了一個初步估計,對這顆衛星設計壽命期後如何使用,怎麼繼續進行科學試驗,國防科工局就已經組織專家進行深入論證。
論證工作有三個原則,第一是具有新意,最好是過去沒有過的;第二是後續的試驗一定要有價值,要有科學價值和技術價值;第三是經過努力能夠實現。本著這三條原則,專家主要提出五種方案:第一種是像嫦娥一號一樣受控撞月,國際上通常是這樣做的,但是這樣做沒有什麼新意;第二是進行環月飛行,但是這種方案所獲得的成果增量非常有限;第三是從月球飛回地球,因為在探月三期的過程,要經歷月地轉移和大氣層再入,但是通過計算它的燃料後發現,衛星只能飛到近地,不能飛回地球;第四是讓它離開月球往外飛,進行測控拉距試驗,但是目標比較單一;最後,專家選擇了拉格朗日L2點。
三項拓展試驗成功完成
問:請詳細介紹這三項拓展試驗的主要內容?
答:三項拓展試驗:其一,在已經獲得99.9%的全月圖數據基礎上補拍兩極的漏拍點,使我國擁有全世界最全高分辨率的全月圖;其二,在月球的背面、內側,不可視的情況下,用主發動機降軌,來驗證自動控制系統、導航控制系統與主發動機之間的協同能力;其三,飛往拉格朗日L2點。這三項拓展試驗項目的選擇,方案的制訂,工作的組織,是在專家和研製單位論證基礎上,經工程領導小組研究確定,經探月工程總指揮陳求發批准實施的。
問:在完成這三項拓展試驗的過程中有哪些難關,遇到的最大難處是什麼?
答:實際上,確定這個方案以及在實施過程中,受很多條件制約。第一就是燃料;第二是時間;第三是順序,先做什麼、後做什麼;第四,測控條件的制約能力。
要綜合考慮這些因素,還要看進行任務中自然條件是否具備,特別是6月16號的月食,能不能在月食前離開月球,如果説,月食前不能完成兩個在月球軌道的試驗,那麼在月食情況下,這顆衛星就面臨生存的危險,也就給飛離月球帶來了風險。這樣確定先是補拍月球兩極圖,補拍的週期就要27天;然後就是下虹灣,下虹灣需要4天;在這些任務完成後必須要在6月16日之前飛離月球,才能保證這顆衛星的安全。
問:這些難關是如何攻克的?
答:這當中有很多細節。4月1日壽命期滿後,當時的衛星處於側飛的狀態,不能補拍兩極圖,要等到4月24日衛星轉入正飛姿態。月球一個自轉過程是27天,補拍兩極圖必須要一個月球自轉週期(27天),一天不能少。
從24日開始,27天后,就要到5月21日,而衛星下虹灣的時間最理想的是4天,受虹灣周邊地形限制,5月24日衛星必須重新上升到安全高度。如果5月20日下虹灣,就缺少一天補拍兩極圖的時間。下一個滿足補拍要求的時間,恰恰是有月食的6月16日,權衡利弊後,工程總體提出並報陳求發總指揮批准,下虹灣推遲到5月21日。這樣保證了前兩項試驗任務的完成,而且在月食到來之前就飛離月球,進行飛往L2點的試驗。
國際上第一次從月球軌道出發前往拉格朗日L2點
問:這對未來中國開展深空探測有何意義?
答:這些試驗為今後進行月球以遠的行星際探測做了技術上的儲備,積累了工程經驗。
問:我國成為世界上繼歐空局和美國之後,第三個造訪拉格朗L2點的國家和組織,在完成這次動作的時候,有沒有借鑒之前的兩個宇航機構的做法,有沒有新的突破?
答:在航天領域進行科學探測和科學創新,各個國家之間都是互相學習、互相借鑒的。如果説嫦娥二號衛星這次到L2點與其它國家和組織有什麼不同的話,那就是我們是從月球軌道直接去的,這在世界上是首次。
問:嫦娥二號衛星完成這三項拓展任務之後的命運將會怎樣?
答:根據目前衛星的燃料情況,這個衛星要在拉格朗日L2點環繞工作一段時間,進行科學探測。
問:在到達拉格朗日L2點的時候,是不是可以對嫦娥二號有一個定性的結論,嫦娥二號是否非常圓滿地完成任務?
答:航天界普遍反映,嫦娥二號是我國航天産品中的精品,她不僅圓滿地完成了預定任務,而且是超額完成任務,表現十分出色。