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嫦娥二號,是中國的第二顆繞月人造衛星。它是基於探月工程一期的嫦娥一號備份星進行技術改進,作為二期工程的先導星,且命名為嫦娥二號。嫦娥二號主要是用作試驗、驗證部分新技術和新設備,降低往後工程的風險,同時深化月球科學探測。2010年10月1日18時59分57秒,「嫦娥二號」衛星在西昌發射中心發射。

1 嫦娥二號 -簡介

嫦娥二號衛星模擬圖嫦娥二號衛星模擬圖

「嫦娥二號」是中國探月工程二期的先導星,其重要任務之一是要對「嫦娥三號」的著陸區進行高精度成像,因此其繞月飛行高度由「嫦娥一號」時的200公里降低到100公里。「嫦娥二號」CCD相機的精度也由「嫦娥一號」時的120米的解析度提高到10米以內。其他主要技術性突破有:入軌時間縮減一半;繞行高度降低一半;無線電傳輸頻率更高;激光發射頻率提高5倍;傳輸速率提高1倍等。

2010年10月1日18時59分57秒,「嫦娥二號」衛星在西昌發射中心發射。

2 嫦娥二號 -重要參數

技術突破

1、嫦娥二號衛星重量為2480公斤;

2、發射嫦娥二號的長征三號丙運載火箭全長54.84米,起飛質量345噸,運載能力為3.8噸,嫦娥二號發射將是長征系列火箭的第131次飛行;

3、火箭把嫦娥二號送入遠地點高度接近38萬公里的直接奔月軌道,而嫦娥一號的入軌點遠地點高度只有約5100公里;

4、由於採用了不同的軌道設計,嫦娥二號約用5天(120小時)即可到達月球,比嫦娥一號12天的奔月時間大大縮短;

5、衛星環繞月球飛行的軌道高度為100公里,比嫦娥一號距月球近了100公里;

6、衛星上新研製的相機,能夠將對月拍攝圖像的解析度從嫦娥一號的120米提高到10米左右;

7、嫦娥二號的設計壽命為半年,嫦娥一號的設計壽命是一年,實際壽命是494天,其中環月運行482天;

8、火箭系統和衛星系統共有8萬多個元器件,在空中點火起爆的火工品達200多種。

攜帶的科學儀器
嫦娥二號攜帶的科學儀器嫦娥二號攜帶的科學儀器

1.CCD立體相機  

2.γ射線譜儀  

3.激光高度計  

4.太陽高能粒子探測器   

5.微波探測儀  

6.太陽風粒子探測器   

7.X射線譜儀

3 嫦娥二號 -與嫦娥一號的區別

「嫦娥二號」原本是「嫦娥一號」的備份衛星,因此兩顆星在外形和重量上並沒有太大差別。不過它的繞月飛行軌道由嫦娥一號時的200公里高度降低到100公里,這樣它就能把月球看得更清楚了。為此,科研人員為它安裝了解析度為10米的CCD相機,這就比嫦娥一號120米解析度的相機拍得更清晰、更詳細。

「嫦娥二號」與「嫦娥一號」相比還有幾點不同,具體體現在著陸方式與相機解析度等方面。

著陸方式:軟vs硬

「嫦娥二號」有望採取軟著陸的方式降落月球,來驗證軌道控制等相關技術。「嫦娥一號」衛星受控撞擊月球表面,來進行「變軌」試驗。通過對撞擊月球表面瞬間的影像拍攝等方式,為之後探測器在月球軟著陸收集科學試驗數據。

空間解析度:CCDvs普通

「嫦娥二號」一個重要特點是,其搭載的CCD相機解析度比「嫦娥一號」高出許多,能獲得更清晰、更詳細的月球表面影像數據和月球極區表面數據。而「嫦娥一號」採用相對普通的照相機空間解析度:10米vs120米。在科學上,空間解析度是越小越清晰。 

4 嫦娥二號 -科學目標

嫦娥二號延續嫦娥一號的科學目標,對月球表面元素分佈、月壤厚度、地月空間環境等做更進一步的科學探測。按照規劃,中國的「嫦娥三號」衛星將攜帶月球車在月面著陸,因此,「嫦娥二號」的一個重要任務就是要為「嫦娥三號」探路,在完成繞月探測后,它將採取「軟著陸」的方式降落月球。「嫦娥二號」將獲取更多的科學探測數據,由設於中國科學院國家天文台的探月工程地面應用系統進行接收、處理、成圖和科學研究。

5 嫦娥二號 -主要任務

科學任務

獲取月球表面三維影像:解析度優於10米。利用CCD立體相機獲取高解析度的月球表面三維影像,結合激光高度計獲取的月表地形高程數據,可獲取月球表面高精度地形數據,為後續著陸區優選提供依據,同時為劃分月球表面的地貌單元精細結構、斷裂和環形構造,提供原始資料。

探測月球物質成分:利用經技術改進的γ射線譜儀和X射線譜儀,可以探測月球表面9種元素——硅、鎂、鋁、鈣、鈦、鉀、釷、鈾的含量與分佈特徵,獲得更高空間解析度和探測精度的元素分布圖。

探測月壤特性:利用微波探測技術,測量月球表面的微波輻射特徵,獲取3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz的微波輻射亮度溫度數據,估算月壤厚度。

探測地月與近月空間環境:嫦娥二號衛星在軌運行期間正是太陽活動高峰年,是探測研究太陽高能粒子事件、CME、太陽風,及它們對月球環境影響的最佳探測時期。利用太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器,獲取行星際太陽高能粒子與太陽風離子的通量、成分、能譜及其隨時空變化的特徵,可研究太陽活動與地月空間及近月空間環境的相互作用;獲取地月空間環境數據,可為後續探月工程提供環境科學數據。

工程任務
控制系統控制系統

突破運載火箭直接將衛星發射至地月轉移軌道的發射技術。

試驗X頻道深空測控技術,初步驗證深空測控體制。

驗證100公里月球軌道捕獲技術。

驗證100公里×15公里軌道機動與快速測定軌技術。

試驗低密度校驗碼(LDPC)遙測通道編碼、高速數據傳輸、降落相機等技術。

對嫦娥三號任務預選著陸區進行高解析度成像試驗。

6 嫦娥二號 -發射時刻表

2010年10月1日

11時:正式進入發射程序
11時許,正式進入發射程序,也就是不可逆程序。同時舉行最後一次氣象「大會商」,做出可執行氣象報告。

13時30分:為火箭加註液氫
氣象報告出爐,如果可以按期發射,那麼在火箭發射前5.5小時(也就是今日13時30分許),開始低溫為火箭加註液氫。為保證火箭的動力,加註工作要維持到發射前最後兩分鐘才斷開。

17時:進入射前系統
17時許,真正進入射前系統。此時,地面開始給系統加電,同時,各種口令也在此時開始不斷傳達、下發。這一節點預示著火箭進入了最緊張階段。

18時20分:塔架平台展開
倒計時40分鐘(1日18時20分),2號塔架迴轉平台從上而下逐級展開。

18時45分:人員開始撤離

倒計時15分鐘(1日18時45分),人員開始撤離,最後一批勤務人員離開2號發射塔架,撤離到塔架附近的山洞掩體。

18時58分27秒:系統內部電池供電
倒計時90秒(1日18時58分27秒),開始轉電。即從地面供電轉為系統內部電池供電,將連接在系統上的電纜插頭拔掉。

嫦娥二號衛星飛行模擬圖嫦娥二號衛星飛行模擬圖

18時58分57秒:準備點火發射
倒計時60秒(10月1日18時58分57秒),準備點火發射。

18時59分17秒:指揮員報告倒計時
倒計時(1日18時59分17秒)01號指揮員報告倒計時。

18時59分47秒:點火倒計時
倒計時10秒(1日18時59分47秒)點火倒計時,01號指揮員開始讀秒。

18時59分57秒:點火
0秒(1日18時59分57秒)點火。

19時整:嫦娥起飛

3秒后(1日19時整)火箭托舉「嫦娥二號」起飛。

19時02分許,火箭一二級分離。

19時04分許,火箭飛出大氣層,整流罩分離。

19時05分許,火箭二三級分離。

19時25分許,星箭分離。

19時55分許,嫦娥二號衛星準確入軌,發射圓滿成功。

2010年10月2日

3點39分鐘左右,經過一系列姿態調整,嫦娥二號衛星用自己身上攜帶的一部監視相機拍下它的第一幅攝影作品,也就是之前所說的「地月成像」中的對地成像。

8點49分,隨著衛星的第一組數據回傳,這幅對地球成像的照片也已經被傳回,會在不久之後對外發布。

12時25分,在北京航天飛行控制中心科技人員的精心控制下,嫦娥二號衛星成功實施首次地月轉移軌道中途修正。

2010年10月3日——

10月3日 12時25分前後,嫦娥二號第二次中途修正被取消。

10月4日 19時25分和35分,太陽風離子探測器和γ射線譜儀開機。

10月5日7時許,嫦娥二號傳回首批1.6G科學數據。

10月6日11時6分,嫦娥二號開始實施第一次近月制動,32分鐘后,衛星順利進入周期約12小時的橢圓環月軌道。

10月7日13時30分,嫦娥二號結束首次近月制動后的軌道面機動,整個過程持續了不到十分鐘的時間。

10月8日上午10時45分,衛星發動機準時點火,工作約17分鐘后,正常關機。嫦娥二號速度進一步降低,衛星遠月點高度由8631公里降至1830公里。第二次近月制動獲得成功,衛星順利進入周期為3.5小時的環月橢圓軌道。

7 嫦娥二號 -飛行時間

本次發射使用長征三號丙運載火箭,將嫦娥二號衛星送入近地點高度200公里、遠地點高度約38萬公里的直接奔月軌道。衛星奔月飛行約需112小時,其間計劃進行2-3次軌道修正,並開展X頻段測控、紫外導航等試驗和空間環境探測。

當衛星到達月球附近的特定位置時,將實施近月制動,進入近月點100公里的橢圓軌道。再經過兩次軌道調整,進入100公里的極月圓軌道。之後,衛星將擇機變軌,進入100公里×15公里橢圓軌道,拍攝後續任務著陸的虹灣預選著陸區圖像,解析度優於1.5米,並驗證快速測定軌等相關技術。1-2天後,衛星返回100公里環月軌道,繼續開展技術試驗和科學探測。

嫦娥二號衛星將利用新研製的立體相機和改進的激光高度計進行月面地形地貌探測,獲得解析度優於10米的月表圖像和更精細的月表高程數據;同時,利用改進的γ/X射線譜儀、微波輻射計、空間環境探測儀等,對月表元素和物質成分、月壤特性、地月空間環境進行探測。

嫦娥二號任務的成功實施,將驗證直接奔月軌道發射、100公里近月制動、15公里變軌、高精度成像、X頻段深空測控體制等關鍵技術,還將驗證低密度奇偶校驗編解碼、紫外敏感器自主導航、高速數據傳輸、降落相機等新技術,為後續月面軟著陸及深空探測任務奠定重要的技術基礎;同時,在科學上將獲得更加豐富和準確的探測數據,深化對月球的科學認知。

8 嫦娥二號 -獲得資料

全月球影像圖全月球影像圖

正在「奔月」途中的「嫦娥二號」衛星2010年10月5日日早上發回第一組數據。截至早上7時,首批科學數據接收完畢,容量在1.6G。繼10月2日晚首台科學儀器順利開機之後,正在「嫦娥二號」衛星4日晚又有兩台科學儀器開機。至此,「嫦娥二號」衛星所搭載的γ射線譜儀、太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器順利開機,而「奔月」途中需要提前打開的儀器已經全部順利開機。這些設備主要用於地月之間的空間探測。

2010年11月8日上午,國防科技工業局首次公布了嫦娥二號衛星傳回的嫦娥三號預選著陸區——月球虹灣地區的局部影像圖。首次公布的月球虹灣地區局部影像圖是一張黑白照片。該影像成像時間為10月28日18時,是衛星距離月面大約18.7公里地方拍攝獲取。

2012年2月6日,中國國家國防科技工業局在北京發布了「嫦娥二號」月球探測器獲得的7米解析度全月球影像圖。 

製作完成的7米解析度全月球分幅影像圖產品共746幅,總數據量約800GB。同時科研人員還製作完成50米解析度標準分幅影像圖產品和全月球數據鑲嵌影像圖產品。這是中國探月工程取得的又一項重大科研成果,國際上尚無其他國家獲得和發布過優於7米解析度、100%覆蓋全月球表面的全月球影像圖。

9 嫦娥二號 -最新消息

2012年6月1日,這顆衛星在變軌后脫離距地球150萬千米的L2拉格朗日點,並在12月13日飛抵距地球700萬千米處,以10.73千米/秒的相對速度與「戰神」小行星擦身而過,拍攝了一系列光學照片,這是國際上首次實現對該小行星近距離探測,也寫下了中國深空探測的新篇章。

國防科工局發布消息,2013年2月28日上午10點18分,嫦娥二號衛星與地球距離成功突破2000萬公里,這是中國航天器迄今為止抵達的最遠距離,意味著月球及深空探測能力的新躍升。嫦娥二號狀態良好,正繼續向更遠的深空飛行。

2013年7月14日1時許,已成為中國首個人造太陽系小行星的嫦娥二號衛星與地球間距離突破5000萬公里,再次刷新「中國高度」。目前,衛星狀態良好,正繼續向更遠的深空飛行。

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