嫦娥探月专题

编者按：如果说太空是一片浩瀚的海洋，那么月球就是离人类最近的岛屿。想“出海”游历太空，必须先踏足这座“岛屿”。嫦娥奔月，是中国古老的神话传说，也是人类最早的登月幻想。2007年10月24日18点05分，伴随着一团红色火焰腾空而起，“嫦娥一号”开始了中国首次“探月”之旅，流传了千年的故事终由神话变成了现实……

近距离感受“嫦娥”飞天的美妙时刻

10月24日17点10分，天空有些阴霾，山上天气已经微凉。在四川省凉山彝族自治州冕宁县沙坝镇附近的深山中，记者们已经等待了将近3个小时。在这3个小时里，即将发射嫦娥一号的3号发射塔并无动静，除了持续加注低温气体造成的白雾持续飘散。 17点50分，警报响起，“15分钟准备”，山坳里的宁静被紧张与兴奋打破。身着橘色制服的勤务人员排着整齐的队伍往外撤退…… 18点05分，随着0号指挥员李本琪的一声“点火”口令，嫦娥一号在一团红色火焰的托举下离地，现场响起巨大的轰鸣声，记者所在的位置也能感受到一股气流扑面。想起之前西昌卫星发射中心技术部总工程师程静在接受记者采访时说，自己1988年第一次在300米外观看卫星发射，直接的感受便是“地动山摇、两脚离地”。此刻，嫦娥一号更是活力十足、惊天动地，瞬间便消失在天际。回过神来的人群一片欢呼，更有人紧紧相拥，有人喊出了“祝你一路平安”的呼声。有同行忙不迭地拨出电话讲述自己的感受，接通后却又无力形容，只是不断重复一句话：“太好看了”、“太好看了”！

“嫦娥”奔月难在哪？

神话传说中的“嫦娥”体态轻盈，向月亮飞翔而去，但那毕竟只是我们的祖先对月亮的美好向往。现实中，地球与月球的平均距离是384400公里，要把一颗2.35吨重的卫星送上月球并实现一系列科学探测真不是一件容易的事。在嫦娥一号任务情况介绍会上，国防科工委月球探测中心主任助理裴昭宇、中国航天科技集团宇航部部长赵小津详细地讲述了探月专家们多年来攻克的最大技术难关。

一难：选哪条路去月球？

“探测月球怎么去？是一个非常复杂的轨道设计问题”，裴昭宇介绍说，“较之地球人造卫星和载人航天，探月卫星的发射在技术上的跨度很大，面临许多新的问题，需要采用新的途径。”

怎样才能选择一条既精准又合适的地月转移轨道，并在异常复杂的太空环境下调整、维持和优化轨道呢？这对设计人员来说是一个棘手的任务。他们通过极其精确的分析求解，建立中途修正的数学模型，同时巧妙利用调相轨道扩大发射窗口的能力。按照设计方案，嫦娥一号卫星发射后先在三个调相轨道运行几天，轨道周期分别是16、24和48小时，之后奔月而去，并在抵达月球前“急刹车”，在绕月轨道上围绕月球极地轨道做三次轨道调整后进入预定工作轨道。 “我们要在很短的时间内做出正确的动作，否则嫦娥一号就会偏离轨道飞到无法控制的地方，很有可能就抓不回来”，赵小津说，“轨道设计与变轨技术是我们面临的最大难题，目前的方式是根据现有的运转能力和卫星特点，进行优化设计”。

二难：月亮、太阳、地球的“三角关系”

月亮、太阳、地球，对于嫦娥一号来说，一个都不能少！

作为中国首颗探月卫星，嫦娥一号肩负四大科学任务：从月球上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；探测月壤厚度；探测地球至月亮的空间环境。所以嫦娥一号的相机、探测仪等一个都不能少地必须面向月球，也就是需要对月定位。另一方面，太阳是嫦娥一号的生命源泉，它所需的能源几乎都是通过太阳帆板获取，这个帆板必须永远对准太阳，也就是对日定位。

同时，嫦娥一号有一个最重要的任务，就是把探测到的数据传回地球，所以卫星的传输天线一定要对准地球，即对地定位。 对日、对月、对地定位都必须准确，看上去，“嫦娥”的工作非常不简单。赵小津说：“为了实现三种定向同时进行，我们进行了研究与创新。在对月定向方面我们采取了新技术，叫紫外敏感器，因为月球没有大气层，其红外辐射场非常不稳定，必须采用紫外才行。”他还介绍说，这是我国首次采用，在国际上也相当罕见。

三难：从8万公里到38万公里的飞跃

离开西昌卫星发射中心后，嫦娥一号只花了20几秒便离开了人们肉眼可及的视线。此后，测控系统就像一只“千里眼与无形手”，始终与它保持着密切的联系，犹如牵着线的风筝，无论“嫦娥”飞到哪里、走得多远，始终有一根无形的线，掌控着它的一举一动。过去，我国的绝大部分卫星在距离地面4.2万公里的范围以内，个别卫星离地最远距离也不过8.5万公里，属于近程范围。而嫦娥一号则要飞到38万公里远的地方，距离地面最远可达44万千米，是地球同步卫星与地面距离的10倍以上，这就给现有的航天测控网带来了极大的挑战。

“为了解决这个问题，我们一方面在地面加大接受能力，在昆明和北京的密云分别建造了一个50米的天线和一个40米的天线；另一方面，我们在卫星上也要加大信号发射的功率，所采用的是以前从未采用过的大架机械指向天线，这个天线在卫星上可随时动作，使其可以更大范围地捕捉地球”，赵小津说。

四难：“天狗”食月了，“嫦娥”怎么办？

在人们的印象中月亮总是代表宁静安详，神话中，月亮上的生活也是自在怡然。但是实际上，月球的生存环境对于嫦娥一号来说是个极大的考验。

月球的地表温差很大，白天平均地表温度100多摄氏度，夜间则骤降至零下100多摄氏度，日夜温差高达300多度，真正是冰火两重天，这对距离月球仅200公里的嫦娥一号卫星的热设计就是一个极大的挑战。

不过，更艰难的还不是温度，而是月球上每年两次的月食现象。这种被民间称为“天狗食月”的现象，由于地球挡在太阳和月球之间，以致月亮失去了光芒。这一刻，我们找不到月亮，而“嫦娥”也找不到太阳。太阳光照不到月球，嫦娥一号就失去了能量的源泉。而且如果温度太低，卫星上的仪器将有可能冻结，无法工作！赵小津说：“这就需要靠卫星上的蓄电池进行供电，于是，卫星上的蓄电池又要经受艰巨的考验，这就要求蓄电池一方面要有低温下放电的能力，要有极端温度下的维持能力，更要有耐受低温的性能。” 需要克服的技术障碍还有很多，探月是一项综合而复杂的系统工程。嫦娥一号卫星经历了很长的摸索、设计过程，在这个过程中研究人员不断交流、碰撞、协作。嫦娥一号卫星副总设计师孙泽洲说，“它的自主创新幅度非常大，这些创新的先进性和可靠性能否得到承认，对科研人员来说都是极大的考验。”

我们为什么要探月？