38萬公里大飛躍
嫦娥一號在中國航天發(fā)展史上具有里程碑式的意義。它意味著我們的飛行器能離開地球到別的星球上進行深空探測。中國繞月探測工程月球應(yīng)用科學(xué)首席科學(xué)家歐陽自遠，將之總結(jié)為“這是我們第一次離開地球”。
以往我們發(fā)射的都是地球衛(wèi)星，而嫦娥是月球衛(wèi)星；以前都是繞地球飛行，嫦娥要經(jīng)過38萬公里飛到月球上去；以往飛行器最遠的軌道也只有8萬公里，現(xiàn)在這個月球衛(wèi)星要到38萬公里，這是一個很大的飛躍。
能否成功進入月球軌道，能否在飛行中成功實現(xiàn)8次以上變軌，能否實現(xiàn)多次近月制動，能否讓紫外敏感器準確進行姿態(tài)確定，能否實現(xiàn)遠程測控通信，都需要實現(xiàn)人造地球衛(wèi)星不具備的關(guān)鍵技術(shù)。
如何去？去了之后如何工作？都讓研究人員壓力不小。
在嫦娥一號衛(wèi)星總設(shè)計師葉培建、副總設(shè)計師孫澤洲的帶領(lǐng)下，“嫦娥”團隊開始了艱苦卓絕的技術(shù)攻關(guān)。為了讓“嫦娥”跨越如此遙遠的距離順利奔向月球，研制人員先后攻克了衛(wèi)星軌道設(shè)計、大幅度提升遠距離測控技術(shù)等多項技術(shù)難關(guān)。
國際上走在深空探測最前沿的國家，進行月球探測的第一步往往選擇“撞”或者“掠”，即利用撞向月球或者從月球身邊掠過的時間，對月球進行基本的探測，在掌握了月球的一些基本數(shù)據(jù)后再進行繞月飛行，而嫦娥一號衛(wèi)星起點就是“繞”！
怎樣才能選擇一條既精準又合適的地—月轉(zhuǎn)移軌道，并在異常復(fù)雜的太空環(huán)境下調(diào)整、維持和優(yōu)化軌道呢？這對設(shè)計人員來說是一個棘手的任務(wù)。他們通過極其精確的分析求解，建立中途修正的數(shù)學(xué)模型，同時巧妙利用調(diào)相軌道擴大發(fā)射窗口的能力。按照設(shè)計方案，嫦娥一號衛(wèi)星發(fā)射后先在三個調(diào)相軌道運行幾天，軌道周期分別是16、24和48小時，之后將奔月而去，并在抵達月球前“急剎車”，在繞月軌道上圍繞月球極地軌道做三次軌道調(diào)整后進入預(yù)定工作軌道。
需要克服的技術(shù)障礙還有很多，最大的問題就是天線無法接受到信號。地面最高的衛(wèi)星是3.6萬公里，但月球離地球38萬公里，嫦娥一號的信號傳到地球時將會以百倍速度下降。天線能量提高不了，地面就不能預(yù)演。
最終解放軍總裝備部在青島和新疆喀什站分別建了兩個大天線，直徑從12米加到18米?！翱山邮艿男畔⒂嗔看罅艘稽c，但到底行不行還是沒底。最后利用法國衛(wèi)星來檢測，才發(fā)現(xiàn)測控能力可以完成對嫦娥一號的跟蹤和測量”。
嫦娥一號衛(wèi)星經(jīng)歷了很長的摸索、設(shè)計過程，在這個過程中研究人員不斷交流、碰撞、協(xié)作。嫦娥一號衛(wèi)星副總設(shè)計師孫澤洲說：“我們每個人都盡可能地去了解系統(tǒng)環(huán)境，并盡可能地讓別人認同這種了解，從而使很多棘手的問題得到了解決。”
嫦娥一號衛(wèi)星的先進在于應(yīng)用成熟技術(shù)實現(xiàn)新的任務(wù)要求?！八淖灾鲃?chuàng)新幅度非常大，這些創(chuàng)新的先進性和可靠性能否得到承認，對科研人員來說都是極大的考驗”，孫澤洲說，“我們的心總是懸著的”。
不留任何“殘余風(fēng)險”
攻克了一個又一個難關(guān)，各種方案已經(jīng)基本確定。2005年上半年，據(jù)我國氣象部門預(yù)測，嫦娥一號在一年的壽命期內(nèi)不可避免的需經(jīng)歷兩次月食！
這又是一個巨大的考驗！
月食發(fā)生時，太陽光被擋住，嫦娥一號就失去了能量的源泉。而且如果溫度太低，衛(wèi)星上的儀器將有可能凍結(jié)，無法工作！最重要的是，衛(wèi)星在軌運行期間的陰影期需要從原來的45分鐘延長到3小時，而在此期間衛(wèi)星需要運用蓄電池實現(xiàn)整星電源的供給。
趙小津說：“這種情況就要靠衛(wèi)星上的蓄電池進行供電，這樣一來衛(wèi)星上的蓄電池要經(jīng)受很大的考驗，一個是低溫下放電的能力，一個是溫度的維持能力，再一個是耐受低溫的性能?！?/p>
面對突如其來的巨大挑戰(zhàn)，專家們并沒有方寸大亂。新一輪的工作開始有條不紊地進行。相關(guān)專家被迅速組織起來進行論證，從攻關(guān)論證入手，全面分析各種不確定性因素，改進了相關(guān)分系統(tǒng)的設(shè)計，對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了專項試驗驗證。
最終，科研人員決定調(diào)整整星工作模式，對衛(wèi)熱設(shè)計和數(shù)管軟件進行了修改和完善。一方面盡量讓月食期間功率負載降下來；另一方面，組織技術(shù)人員運用了一些新技術(shù)，在熱控方面進行調(diào)整，以彌補整星熱量補充不夠的問題。
孫澤洲介紹說：“由于相關(guān)的數(shù)據(jù)不足，在設(shè)計時，我們遵循兩點理念，一是要盡量地去認知環(huán)境，二是要盡量降低環(huán)境模型的不確定性對系統(tǒng)的影響。”他要求大家“把實驗做充分了，把環(huán)境認知對了，把整個工作過程驗證好了”。
由于航天專家們對各種情況都做了詳細的考慮、研究，他們將未能預(yù)見的遺漏稱為“殘余風(fēng)險”。衛(wèi)星副總師黃江川說：衛(wèi)星平臺是以“東方紅三號”為“骨架”的，但也是一顆新造的衛(wèi)星，有許多新的技術(shù)難題要攻克，我們該想的都想了，想到的工作也都做了，但沒有想到的或者說是經(jīng)過專家評審論證了再出問題的就屬于是“殘余風(fēng)險”了。
在制定中國探月計劃時，航天專家普遍達成共識：中國的月球探測計劃一定要起點高，有特色，有創(chuàng)新，技術(shù)上要有新的突破；既要與國際前沿接軌，又要緊密結(jié)合國情；既要跨越式發(fā)展，又要循序漸進。中國的航天工作者正用多年辛勤的工作實踐著這些要求。
“嫦娥”一期工程創(chuàng)造了中國航天器史上多個第一：第一個進入月球軌道的航天器；第一次在飛行中實現(xiàn)至少8次變軌的航天器；第一次使用紫外敏感器進行姿態(tài)確定的航天器；第一次實現(xiàn)遠程測控通信的航天器……祝賀你們，中國的航天科技工作者！
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