聚焦“嫦娥二号”任务五大关键点

□ 本刊记者 刘昊元

“嫦娥二号”任务是我国实施的第二次月球探测，也是全世界第127次月球探测。作为我国探月工程二期工程技术的先导星，“嫦娥二号”卫星担负着探月一期工程和二期工程之间承上启下的作用，其任务实施过程有五大关键点。

关键点一：发射──“嫦娥”再次飞天

将“嫦娥一号”卫星送上太空的是“长征三号甲”运载火箭，而本次发射将使用“长征三号丙”运载火箭。

中国运载火箭技术研究院总体设计部高级工程师李聃说，“长征三号甲”系列火箭包括“长征三号甲”、“长征三号乙”和“长征三号丙”三种构型。“长征三号甲”系列火箭的电气系统的单机、发电机等基本可以通用，差别在于“长三乙”是在“长三甲”的基础上捆绑了4个助推器，而“长三丙”是在“长三甲”的基础上捆绑了2个助推器。

从运载能力上看，“长三甲”火箭的标准地球同步转移轨道运载能力是2600公斤，“长三乙”是我国目前最大的高轨道运载火箭，它的运载能力达到了5500公斤，“长三丙”的运载能力为3800公斤。

“因为‘嫦娥二号’的起飞重量是2480公斤，不必使用‘长三乙’；但‘嫦娥二号’要直接进入地月转移轨道，而‘长三甲’的运载能力不足以把卫星送入地月转移轨道，所以最后选择使用‘长三丙’。”李聃说。

关键点二：地月转移──直接快速奔月

火箭发射后的146.6秒、257.9秒和332.4秒将分别进行二级分离、抛整流罩和三级分离，在发射后的1533秒进行星箭分离后，卫星将进入近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道直接奔月，而不是像“嫦娥一号”那样在环绕地球的调相过渡轨道飞行7天后再进入地月转移轨道开始奔月。“嫦娥二号”直接奔月只需要5天，这是一大创新。

“打个比方，’嫦娥一号’是我们的大姑娘，大姑娘远嫁月球，先围着‘娘家’绕了3圈，走了14天才到月球；’嫦娥二号’是二姑娘，也要远嫁月球，我们希望她能够走捷径，直接进入38万公里的奔月轨道。”探月工程总设计师吴伟仁说，这样既可以节省火箭推进剂，也可以为卫星探测和试验留出更多时间。

关键点三：近月制动──深空中的“急刹车”

当星箭分离后卫星将进入地月转移轨道时，其速度将超过第一宇宙速度，达到约11公里每秒。此后，”嫦娥二号”卫星将经历太阳翼展开、修正轨道、空间环境探测、巡航、X频段测试实验、紫外导航试验等步骤，这个过程将历时约112小时，与”嫦娥一号”卫星的114小时大致相当。

当卫星到达月球附近的特定位置时，卫星就必须“急刹车”，也就是近月制动，以确保卫星既能被月球准确捕获，也不会撞上月球，并由此进入近月点100公里、远月点8700公里、周期12小时的椭圆轨道。再经过两次轨道调整，进入100公里的极月圆轨道。

“相比’嫦娥一号’在距月面200公里处被月球捕获，’嫦娥二号’将在距月面100公里处进行制动，飞行速度更快，轨道更低，制动量更大，同时月球不均匀重力场对卫星轨道的摄动影响也相应增大，这大大提高了对卫星制动控制精度的要求。””嫦娥二号”卫星总设计师黄江川说。

关键点四：降轨──与月球“亲密接触”

当”嫦娥二号”卫星进入100公里的极月圆轨道之后，卫星将择机变轨，进入100公里×15公里椭圆轨道与月球“亲密接触”──用CCD立体相机在15公里近月点拍摄分辨率优于1.5米的虹湾预选着陆区图像，并验证轨道机动与快速测定轨等相关技术，为后续着陆任务做准备。

“月球上的高山和沟谷与地球大体相似，按月平面计算的话，有10公里左右的高山，也有10公里左右的沟谷，这对我们的卫星控制技术和测控技术的要求更高了，因为弄不好就可能撞到月球上去。”吴伟仁说。

关键点五：升轨──继续相关技术试验和科学探测

卫星在100公里×15公里轨道运行1－2天后，将返回100公里环月轨道，全部载荷将开机，继续开展为期约半年的技术试验和科学探测。

“嫦娥二号”卫星将利用CCD立体相机和改进的激光高度计进行月面地形地貌探测，获得分辨率优于10米的月表图像和更精细的月表高程数据，为后续着陆区优选提供依据，同时为划分月球表面的地貌单元精细结构、断裂和环形构造提供原始资料。

此外，”嫦娥二号”卫星还将利用改进的γ/X射线谱仪、微波辐射计、空间环境探测仪等设备，对月表元素和物质成分、月壤特性、地月空间环境进行探测，以估算月壤厚度，获得更高空间分辨率和探测精度的元素分布图。

对于”嫦娥二号”的最终命运，黄江川表示，有可能将根据卫星在轨运行情况对月球做补充探测并最终落月，也有可能让其飞出地月环境或回“娘家”。最终采用哪种方式还要看前期主任务执行情况以及卫星的状态和能力。

“到时候各方专家将汇集在一起，共同研究决定”嫦娥二号”卫星的最终命运，为其选择一个可利用价值最大的归宿。”