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“嫦娥一號”(chang'e1)月球探測衛星由中國空間技術研究院承擔研製,以中國古代神話人物嫦娥命名,嫦娥奔月是一個在中國流傳的古老的神話故事。中國首次月球探測工程嫦娥一號衛星是中國自主研製、發射的第一個月球探測器。嫦娥一號主要用於獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分佈特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。整個“奔月”過程大概需要8-9天。嫦娥一號將運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上。嫦娥一號工作壽命1年,計劃繞月飛行一年。執行任務後將不再返回地球。嫦娥一號發射成功,中國成為世界第五個發射月球探測器國傢、地區。
嫦娥一號是中國的首顆繞月人造衛星,由中國空間技術研究院承擔研製。嫦娥一號平臺以中國已成熟的東方紅三號衛星平臺為基礎進行研製,並充分繼承“中國資源二號衛星”、“中巴地球資源衛星”等衛星的現有成熟技術和産品,進行適應性改造。所謂適應性改造就是在繼承基礎上的創新、突破一批關鍵技術。
衛星平臺利用東方紅三號衛星平臺技術研製,對結構、推進、電源、測控和數傳等8個分係統進行了適應性修改。嫦娥一號星體為一個2米×1.72米×2.2米的立方體,兩側各有一個太陽能電池帆板,完全展開後最大跨度達18.1米,重2350千克。有效載荷包括ccd立體相機、成像光譜儀、太陽宇宙射綫監測器和低能粒子探測器等科學探測儀器。
嫦娥一號月球探測衛星由衛星平臺和有效載荷兩大部分組成。嫦娥一號衛星平臺由結構分係統、熱控分係統、製導,導航與控製分係統、推進分係統、數據管理分係統、測控數傳分係統、定嚮天綫分係統和有效載荷等9個分係統組成。這些分係統各司其職、協同工作,保證月球探測任務的順利完成。星上的有效載荷用於完成對月球的科學探測和試驗,其它分係統則為有效載荷正常工作提供支持、控製、指令和管理保證服務。
嫦娥一號的工程目標包括:研製、發射中國第一顆探月衛星;初步掌握繞月探測基本技術;開展月球科學探測;建設月球探測航天工程係統;為月球探測後續工程積纍經驗。嫦娥一號負擔的任務包括4項科學任務:拍攝三維月球地形圖;探測月球上特殊元素的分佈;探測月球土壤厚度以及氦-3的儲量;探測距離地球40萬公裏的空間環境。“嫦娥一號”衛星主要用於獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分佈特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。
根據中國月球探測工程的四項科學任務,在嫦娥一號上搭載了824臺件科學探測儀器,重130千克,即微波探測儀係統、γ射綫譜儀、x射綫譜儀、激光高度計、太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器、ccd立體相機、干涉成像光譜儀。
在初樣研製階段,有電性星和結構星這兩顆初樣衛星承擔衛星測試工作。電性星的試驗主要是用於一些帶有電子性能的設備的綜合測試,結構星的試驗主要是要考核結構設計的合理性,和整星上溫度控製設計的合理性。兩顆初樣星進行整星測試。整個初樣測試階段持續到2007年6月份,隨後進入衛星正樣星的研製階段,進行“嫦娥一號”正樣衛星的研製。
為了保證完成月球探測工程任務,對承擔衛星發射任務的長徵三號甲火箭進行了41項可靠性的設計工作,以提高其運載可靠性。
“嫦娥一號”月球探測衛星於2007年10月24日在西昌衛星發射中心由“長徵三號甲”運載火箭發射升空。運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上執行科學探測任務。
北京時間2007年10月24日18時05分(utc+8時)左右,嫦娥一號探測器從西昌衛星發射中心由長徵三號甲運載火箭成功發射。衛星發射後,將用8天至9天時間完成調相軌道段、地月轉移軌道段和環月軌道段飛行。經過8次變軌後,於11月7日正式進入工作軌道。11月18日衛星轉為對月定嚮姿態,11月20日開始傳回探測數據。
2007年11月26日,中國國傢航天局正式公佈嫦娥一號衛星傳回的第一幅月面圖像。
2007年12月12日上午10時,慶祝我國首次月球探測工程圓滿成功大會在北京人民大會堂舉行。出席大會的中央領導有:中共中央總書記、國傢主席、中央軍委主席鬍錦濤;中共中央政治局常委、國務院總理溫傢寶;中共中央政治局常委、全國政協主席賈慶林;中共中央政治局常委李長春;中共中央政治局常委、中央書記處書記習近平;中共中央政治局常委李剋強;中共中央政治局常委、中央紀委書記賀國強;中共中央政治局常委、中央政法委書記周永康;出席今天大會的還有中共中央、國務院、中央軍委的有關領導;全國人大、全國政協的部分領導,黨政軍群有關部門的主要負責人,參加月球探測工程的有關方面的代表以及首都各界代表。 |
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探月計劃醖釀10年
1994年進行了探月活動必要性和可行性研究,1996年完成了探月衛星的技術方案研究,1998年完成了衛星關鍵技術研究,以後又開展了深化論證工作。
月球探測工程立項
中國的探月計劃經過長期準備、10年論證,於2004年1月正式立項,被稱作“嫦娥工程”。該工程目前主要集中在繞月探測、月球三維影像分析、月球有用元素和物質類型的全球含量與分佈調查、月壤厚度探查以及地月空間環境探測。嫦娥一號”衛星有效載荷的研製測試工作由中國科學院空間科學與應用研究中心負責。
攜帶儀器
衛星有效載荷因不同的航天任務而異,搭載的科學探測的儀器和科學實驗的設備有效載荷包括微波探測儀分係統、空間環境探測分係統、有效載荷數據管理分係統等。微波探測儀分係統將主要對月壤的厚度進行估計和評測,這是國際上首次采用被動微波遙感手段對月表進行探測。空間環境探測分係統由太陽高能粒子探測器等3臺設備組成,將探測地月和近月的空間環境參數。還有用於拍攝地球表面照片的ccd相機。
嫦娥一號準備使用的科學儀器包括:ccd立體相機(用於拍攝全月面三維影像);激光高度計;成像光譜儀(用於獲取月面光波圖譜);伽馬/x射綫譜儀(用於探測月球表面元素);微波探測儀(用於獲取月壤厚度);以及月球背面亮度溫度圖和月球兩極地面信息(世界上首次在探月衛星上使用);太陽高能粒子探測器;低能離子探測器 。
任務與目標
中國首次月球探測工程四大科學任務:
一、獲取月球表面三維立體影像,精細劃分月球表面的基本構造和地貌單元,進行月球表面撞擊坑形態、大小、分佈、密度等的研究,為類地行星表面年齡的劃分和早期演化歷史研究提供基本數據,並為月面軟着陸區選址和月球基地位置優選提供基礎資料等。
二、分析月球表面有用元素含量和物質類型的分佈特點,主要是勘察月球表面有開發利用價值的鈦、鐵等14種元素的含量和分佈,繪製各元素的全月球分佈圖,月球岩石、礦物和地質學專題圖等,發現各元素在月表的富集區,評估月球礦産資源的開發利用前景等。
三、探測月壤厚度,即利用微波輻射技術,獲取月球表面月壤的厚度數據,從而得到月球表面年齡及其分佈,並在此基礎上,估算核聚變發電燃料氦3的含量、資源分佈及資源量等。
四、探測地球至月球的空間環境。月球與地球平均距離為38萬公裏,處於地球磁場空間的遠磁尾區域,衛星在此區域可探測太陽宇宙綫高能粒子和太陽風等離子體,研究太陽風和月球以及地球磁場磁尾與月球的相互作用。
中國首次月球探測工程由月球探測衛星、運載火箭、發射場、測控和地面應用等五大係統組成,工程係統五項工程目標:
1、研製和發射我國第一個月球探測衛星;
2、初步掌握繞月探測基本技術;
3、首次開展月球科學探測;
4、初步構建月球探測航天工程係統;
5、為月球探測後續工程積纍經驗。
技術難點
1、軌道設計與飛行程序控製問題
2、衛星姿態控製的三矢量控製問題
3、衛星環境適應性設計
4、遠距離測控與通信問題 |
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“嫦娥一號”衛星發射後首先將被送入一個橢圓形地球同步軌道,這一軌道離地面最近距離為200公裏,最遠為5.1萬公裏,探月衛星將用16小時環繞此軌道一圈後,通過加速再進入一個更大的橢圓軌道,距離地面最近距離為500公裏,最遠為12.8萬公裏,需要48小時才能環繞一圈。此後,探測衛星不斷加速,開始“奔嚮”月球,大概經過114小時的飛行,在快要到達月球時,依靠控製火箭的反嚮助推減速。在被月球引力“俘獲”後,成為環月球衛星,最終在離月球表面200公裏高度的極月圓軌道繞月球飛行,開展拍攝三維影像等工作。衛星奔月總共需時114個小時,距離地球接近38.44萬公裏。而過去,中國發射的衛星距離地面一般都在3.58萬公裏左右。
發射倒計時
36小時:部分係統進行最後“體檢”。
12小時:進入發射前功能檢查狀態。
8小時:進入發射程序,各係統進行輔助準備。
7小時:加註液氧。
5.5小時:加註液氫。
2小時:進入射前係統。地面開始給係統加電,同時各種口令也在這時開始下發。
40分鐘:3號塔架回轉平臺開始展開。
15分鐘:最後一批人員撤離。
90秒:轉電。從地面給係統供電,變為係統內部電池供電。
60秒:從塔架後伸嚮前塔的橘黃色電纜擺桿此時擺開,準備為火箭點火、發射。
40秒:01號指揮員開始報告倒計時。
30秒:牽動。是過去發射係統的專有命令,儘管現在已經不再使用有關係統,但這一程序沿用至今。
10秒:點火倒計時。
0秒:點火。
發射過程
2007年10月24日18時05分04.602秒成功發射升空!
18:07火箭一二級分離。
18:09整流罩分離火箭飛出大氣層。
18:10火箭二三級分離。
18:15火箭三級發動機一次關機星箭結合體進入滑行階段。
18:25衛星進入初始地球軌道。
18:26三級火箭二次點火。
18:28三級火箭發動機二次關閉。
18:29星箭分離衛星進入近地點205公裏,遠地點50930公裏,周期16小時的超地球同步軌道。
18:36衛星指控轉入北京航天飛行控製中心。
18:59衛星太陽能帆板打開。
10月24日19時15分確定發射成功! |
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重要性
10月24日18時29分,星箭成功分離之後,嫦娥一號衛星進入近地點為205公裏,遠地點為50930公裏,周期為16小時的超地球同步軌道。衛星在這個軌道上“奔跑”一圈半後,預計於25日下午進行第一次變軌。變軌後,衛星軌道近地點將擡高到離地球約600公裏的地方。衛星和運載火箭分離後,需要4次變軌,才能逐步加速到地月轉移軌道的入口速度。每次近地點加速的時間衹有短短的幾分鐘,必須在短時間內及時嚮衛星發出指令,而衛星發動機必須精確響應,否則衛星就有可能飛嚮別的方向。
10月25日17時55分,北京航天飛行控製中心對嫦娥一號衛星實施首次變軌控製並獲得成功。這次變軌是在衛星運行到遠地點時實施的,而此後將要進行的3次變軌均在近地點實施。
在對衛星的運行軌道實施變軌控製時,一般選擇在近地點和遠地點完成,這樣做可以最大限度地節省衛星上所攜帶的燃料。嫦娥一號衛星的首次變軌之所以選擇在遠地點實施,是為了擡高衛星近地點的軌道高度。衹有在遠地點變軌才能擡高近地點的軌道高度。要改變遠地點的高度就需要在近地點實施變軌。第一次變軌把衛星近地點的高度擡高後,就會增加佈置在近地點附近測量船的跟蹤測控時間,有利於監視變軌過程。因為,衛星離地面越高,測控站、船跟蹤測控的時間就會越長,這就為以後要進行的3次近地點變軌打下堅實的基礎。
按照測控方案安排,10月26日將對嫦娥一號衛星實施第一次近地點變軌。變軌後,衛星將進入遠地點為71400千米、周期為24小時的運行軌道。第二次近地點變軌後,衛星將進入遠地點為121700千米、周期為48小時的繞地運行軌道。第三次近地點變軌時,衛星將進入地月轉移軌道,踏上長達5天的奔月徵途。
根據開普勒關於行星運動的三大定律的第一定律:所有行星的運動軌道都是橢圓,太陽位於橢圓的一個焦點。在以太陽s為極點、近日點方向sp為極軸的極坐標中,行星相對於太陽的運動軌跡為橢圓pp1p2p'1p',psp'=2a表示橢圓的長徑。這個定律也適用於衛星係統。既然是橢圓軌道,當然就有離的最近的和離的最遠的地方,所以,環繞地球飛行的飛行物,在橢圓的軌道上(離地球)最遠的就是遠地點,最近的就是近地點。
變軌過程
2007年10月25日17時55分完成第一次變軌指令發出130秒後,衛星近地點高度由約200公裏擡高到約600公裏,變軌圓滿成功。這次變軌表明,嫦娥一號衛星推進係統工作正常,也為隨後進行的3次近地點變軌奠定了基礎。這次變軌是嫦娥一號衛星在約16小時周期的大橢圓軌道上運行一圈半後,在第二個遠地點時實施的。
北京時間10月26日17時44分,遠望三號測量船消息,嫦娥一號衛星成功實施第二次變軌。這是衛星的第一次近地點變軌。嫦娥一號衛星第二次變軌後,將進入24小時周期軌道。遠地點高度由5萬多公裏提高到7萬多公裏。
北京時間10月29日18時01分39秒,遠望三號測量船消息,衛星成功實施第三次變軌。10月29日第二次近地點變軌,衛星遠地點高度由7萬余公裏提高到12萬余公裏,開創了我國最遠航天測控的新紀錄。進入繞地飛行48小時周期軌道。
北京時間10月31日17時28分,嫦娥一號衛星成功實施第四次變軌,順利進入地月轉移軌道,開始飛嚮月球。衛星遠地點高度由12萬余公裏提高到37萬余公裏,進入114小時地月轉移軌道。這也是衛星入軌後的第三次近地點變軌。北京時間17時15分,嫦娥一號衛星接到指令,發動機工作784秒後,正常關機。北京飛控中心對各項測量數據的計算表明,衛星變軌成功。由繞地飛行軌道順利進入地月轉移軌道。
11月2日上午10時33分,嫦娥一號衛星成功實施了首次軌道中途修正。10時25分,嫦娥一號衛星按照指令要求,星上裝載的兩個小推力發動機點火成功,對衛星飛行航嚮實施修正。10時33分,發動機關機,衛星首次軌道修正完成。(後取消)
脫離地球
“嫦娥一號”衛星在發射升空後要先圍繞地球用5天的時間轉5圈,第一個階段是繞3圈,每圈16小時,第二階段是用24小時繞一圈,第3個階段是用48小時繞一圈。
火箭把衛星送入軌道後,地面註入指令,衛星主發動機點火實施變軌,將近地點擡高到約600公裏,讓衛星經過測控站上方時速度相對減少,便於後續控製。第二、三、四次點火實施變軌,讓衛星不斷加速:這3次變軌目的都是加速,每變軌一次,衛星的速度就增加一點,通過3次纍積,衛星加速到10.916公裏/秒以上的進入地月轉移軌道的最低速度,嚮月球飛去。
近月製動
11月5日11月5日11時15分,嫦娥一號衛星主發動機點火,第一次近月製動開始,嫦娥近月製動將持續22分鐘。11時37分,嫦娥一號衛星主發動機關機,第一次近月製動結束。到達距離月球420公裏,第一次近月製動進入12小時月球軌道。
11月6日第二次近月製動進入近月點200公裏,遠月點1700公裏,周期為3.5小時的軌道,運行3圈。
11月7日8時24分,第三次近月製動開始,這次近月製動將持續10分鐘。8時34分成功完成第三次近月製動,衛星進入周期為127分鐘,環繞月球南、北極的,高度200公裏的極月圓形環月工作軌道。 |
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• 2007-11-03 嫦娥一號衛星不再實施中途修正直飛月球捕獲點。
• 2007-11-04 嫦娥一號衛星飛至距地面38萬公裏高度。嫦娥一號將會在月球吸引下加快飛行速度。
• 2007-11-05 嫦娥一號衛星根據參數調整姿態及軌控姿態,嫦娥一號主發動機點火實施第一次近月製動,工作22分鐘後,正常關機。月球捕獲衛星,衛星進入周期為12小時的橢圓環月軌道。成功完成首次近月製動後順利進入環月軌道,嫦娥一號成為中國第一顆月球衛星。
• 2007-11-06 嫦娥一號實施第二次近月製動,衛星發動機準時點火,工作14分鐘後,正常關機。順利進入3.5小時軌道。第二次近月製動主要目的是使嫦娥一號進一步降低飛行速度,使其進入“過渡”軌道,從而為衛星最終進入工作軌道做準備。
• 2007-11-07 8時24分嫦娥一號衛星實施第三次近月製動。衛星順利進入高度為200公裏、周期為127分鐘的工作軌道。即將進行繞月探測活動。並嚮地面傳回30首歌麯。
• 2007-11-20 國傢航天局宣佈:嫦娥一號衛星工作正常 有效載荷公用設備打開。衛星已處於三體定嚮姿態,即太陽帆板跟蹤太陽以保持供電,定嚮天綫跟蹤地球以保持通信,星上安裝有效載荷的一面對着月球以利於科學探測。開始傳回探測數據,經過處理製作完成第一幅月面圖像。
• 2007-11-21 嫦娥一號衛星在軌測試正常,星地之間數據傳輸暢通。
• 2007-11-26 中國國傢航天局正式公佈嫦娥一號衛星傳回的第一幅月面圖像。這幅月面圖像位於月表東經83度到東經57度,南緯70度到南緯54度。圖幅寬約280公裏,長約460公裏。
• 2007-12月2號和3號進行了軌道維持,衛星軌道調整為近月點193公裏,遠月點194公裏。
• 2007-12-09 國傢航天局公佈部分月球探測數據
• 2007-12-11 國傢航天局正式發佈部分月球背面圖像 |
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10月24日18時05分,在西昌衛星發射中心,長徵三號甲運載火箭攜帶嫦娥一號衛星順利升空——“嫦娥一號”開始奔月之旅。在嫦娥一號衛星飛嚮38萬公裏外月球的過程中中,需要進行一係列高度復雜又充滿風險的動作。中國繞月探測工程總指揮欒恩傑在接受新華社記者采訪時說。“如果從衛星發射到最後數據分析過程的10個關鍵環節都能順利完成,那麽我國首次繞月探測就圓滿成功了。”
關節點一:運載火箭發射
將嫦娥一號衛星送上太空的,是長徵三號甲運載火箭。
綜觀人類探月史,美國和蘇聯在20世紀的探月活動,因運載火箭故障造成的探測失利占了很大比重。因此,運載火箭的高可靠性,是確保探月成功的必要前提。
這次發射是長徵三號甲運載火箭的第15次發射,迄今這一型號火箭的發射成功率為100%。此前,長徵三號甲運載火箭與應用廣泛的東方紅3號衛星平臺曾多次“聯姻”,每次都取得圓滿成功,用來發射在東方紅3號衛星平臺上研製而成的嫦娥一號衛星最合適。
在中國現有的3個航天發射場中,衹有西昌衛星發射中心具備發射長徵三號甲等大推力火箭的能力,而且這裏緯度低、海拔高、交通便利,是發射各類地球同步軌道衛星的理想場所。
關節點二:入軌
衛星能否準確進入預定軌道,是判斷發射是否成功的重要標志。
長徵三號甲運載火箭在發射嫦娥一號衛星時,通過第一、二級和第三級的第一次點火,先將衛星送入近地軌道,並在近地軌道滑行飛行一段時間。
在火箭起飛的第1249秒,三級火箭第二次點火;第1373秒,三級火箭二次點火發動機關機。第1473秒,星箭分離成功,嫦娥一號衛星進入近地點約200千米、遠地點約51000千米、運行時間為16小時的大橢圓軌道,成為一顆繞地球飛行的衛星。
關節點三:變軌
嫦娥一號衛星在16小時軌道飛行一圈半後,10月25日,地面註入指令,衛星上推力為50牛頓的調姿發動機開始點火,約4分鐘後,推力為490牛頓的主發動機點火實施變軌,將衛星軌道近地點擡高到離地球約600公裏的地方。10月26日,當衛星再次到達近地點時,衛星主發動機再次打開,巨大的推力使衛星上升到24小時軌道。在24小時軌道上運行3圈後,10月29日衛星上的主發動機第三次點火,實施第二次近地點變軌,嫦娥一號衛星進入48小時軌道。
這幾次變軌都是通過衛星上的發動機使衛星加速。從理論上講一次變軌就可以實現,但為了充分利用燃料,同時也為了方便地面控製,把變軌逐步分解。
關節點四:奔月
在3條大橢圓軌道上經過7天後,嫦娥一號衛星將正式奔月。
10月31日,當衛星再一次抵達近地點時,主發動機打開,衛星的速度在短短幾分鐘之內提高到10.916千米/秒以上,進入地月轉移軌道,真正開始了從地球嚮月球的飛越。
嫦娥一號衛星選擇這樣的奔月方式,有着3方面的優點:一是可以確保重力損耗控製在5%以下;二是將幾次近地點機動安排在同一地區,有利於地面監測;三是安排了24小時軌道,可以比較方便地解决發射日期延後的問題。
關節點五:修正
在地月轉移軌道,也就是從地球軌道到月球軌道的這段距離,嫦娥一號衛星需要飛行約114個小時。
在人類探月活動的歷史上,曾多次發生探測器未能實現月球的捕獲而丟失在星際間的事故,這大多是由於飛行過程中衛星姿態和速度控製不精確造成的。如果衛星在地月轉移軌道近地點有1米/秒的速度誤差或1千米的高度誤差,飛到月球附近時都將産生幾千千米的位置誤差。
在高速飛行的過程中,嫦娥一號衛星必須在地面的指令下進行中途軌道修正。一般來講,至少需要進行兩次修正,第一次是在進入地月轉移軌道的一天之內,第二次是在到達月球的前一天內。這些指令,都是由設在北京的航天飛行控製中心發出的。
關節點六:製動
11月5日前後,當嫦娥一號衛星到達距月球200千米位置時,需要實施第一次近月製動,所謂近月製動,就是給在地月轉移軌道高速飛行的衛星減緩速度,需要進行減速製動,完成“太空剎車減速”,才能被月球引力捕獲,建立正常姿態,進行環月飛行。成為繞月飛行的衛星。
嫦娥一號衛星在地月轉移軌道上經過114小時來到距月球約200公裏的近月點時,衛星飛行速度達到每秒約2.4公裏,如不及時有效製動,衛星將飛離月球,與月球的再次交匯將更加睏難。如果製動量過大,將會撞擊月球。。“減速製動”是否成功,關鍵取决於衛星當時的位置和速度矢量是否正確。經過多次復核、復算,中國已具備對距地球38萬公裏衛星進行精確測控的能力。
關節點七:繞月
11月5日11時25分,嫦娥一號衛星第一次近月製動,從地月轉移軌道進入12小時月球軌道。從這一刻起,嫦娥一號衛星成為真正的繞月衛星。
11月6日,嫦娥一號衛星進行第二次近月製動,速度進一步降低,衛星進入3.5小時軌道,並在這個軌道上運行7圈。
11月7日,嫦娥一號衛星進行第三次近月製動,進入127分鐘月球極月軌道。這是衛星繞月飛行的工作軌道。這個軌道為圓形,離月球表面200千米。
關節點八:探測
建立月球工作軌道後,嫦娥一號衛星攜帶的8種科學儀器將開始為完成4項科學任務目標展開工作。
衛星所攜帶的ccd立體相機傳回第一張月球照片,這是繞月成功的重要標志。
干涉成像光譜儀、激光高度計、ccd立體相機將共同完成獲取月球表面三維立體影像;γ射綫譜儀、x射綫譜儀將攜手對月球表面有用元素及物質類型的含量和分佈進行辨析。
首次被應用到月球探測中的微波探測儀,將對月壤厚度和氦-3資源量展開探測;而由太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器組成的空間環境探測係統,將通過不間斷地捕捉質子、電子和離子,對4萬到40萬千米範圍的“地-月”空間環境展開探測。
關節點九:傳輸
按照科學家的通俗說法,這次為“嫦娥”買的是“單程票”。嫦娥一號衛星,需要從38萬千米外將探測數據傳回地球。
嫦娥一號衛星攜帶的傳輸天綫有兩部:一部是定嚮天綫,方向始終對着地球上的接收天綫;一部是全嚮天綫,也就是沒有固定方向的天綫。
空間衰減、時間延遲,使得地面接收月球探測數據的技術難度大大增加。地面應用係統為此專門建造了兩座被稱為射電望遠鏡的大口徑天綫:一座在北京密雲,天綫口徑達50米;一座在雲南昆明,口徑達40米。兩座大口徑天綫,時刻註視着嫦娥一號衛星的一舉一動,把衛星傳輸來的信息全部收集起來。
關節點十:研究
嫦娥一號衛星獲得的數據十分珍貴。能否充分利用好這些數據,將决定着探月活動價值的高低。
傳到地面的數據將被送到設在北京的地面應用係統總部,進行預處理。完成預處理的數據,將由地面應用係統組織更多的科學家和技術人員進行進一步的研究和處理,得出最新的研究成果或科學發現。
中國國傢航天局宣佈,嫦娥一號衛星獲得的許多數據將完全公開,供全世界的科學家研究分享。中國“嫦娥”,將為人類的航天事業作出自己的貢獻。 |
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雖然比世界上第一顆探月衛星——前蘇聯的“月球1號”晚了48年9個月又22天,但揭開了中國航天深空探測時代新篇章的月球探測工程工程,仍然廣受國際社會的關註。 歐空局、法國國傢空間研究中心、德國空間中心、日本航天局等來電祝賀“嫦娥一號”發射成功。在“嫦娥一號”探月衛星發射升空後,外國媒體立即就此發表評論。
美聯社:中國邁出了登月第一步
美聯社在西昌衛星發射中心宣佈星箭成功分離之後,立即發出《中國成功發射探月衛星》的報道:“中國成功發射首顆探月衛星,邁出了雄心勃勃為期十年的將登陸車送上月球並且返回地球計劃的第一步。中國國傢電視臺播出了火箭騰空而起的畫面……”
路透社:“嫦娥”為登月計劃作準備
英國路透社24日發表評論文章說,伴隨着對太空的夢想、科技的進步和愛國主義熱情,中國發射了第一顆探月衛星——“嫦娥一號”。文章說,“嫦娥一號”繞月工程是中國實施的第一次太空探測活動,這項工程是為2010年的月球車及之後的登月計劃作準備。
法新社:標志中國全球地位的提升
法新社24日發表文章說,中國首次發射探月衛星,這一創舉標志着中國全球地位的提升。歐洲航天局發言人雷內•奧斯特林剋稱,探月競賽正在逐步展開,美國也正準備復興探月計劃,目標建造永久月球基地,以便開展火星探險。
越南通訊社:中國太空探索史的里程碑
越南通訊社24日發表文章說:“中國邁出了三階段探月計劃的第一步,是中國太空探索史的新里程碑……”
韓國《朝鮮日報》:實現中國人的千年夢想
韓國《朝鮮日報》首席評論員吳泰鎮24日以《嫦娥一號實現中國人千年夢想》為題寫道:“中國發射探月衛星,實現‘千年夢想’,全國都為此沸騰。而我們衹能在旁邊靜靜觀看了。”
美國有綫電視新聞網報道稱,中國24日發射了首枚月球探測器,嚮着以發射月球采樣返回器為目標的雄心勃勃的10年計劃邁出了第一步。中國政府官員上周還表示,希望與美國開展在航天領域的合作,參加國際空間站計劃,成為該計劃的第17位合作夥伴。
英國廣播公司在24日的新聞評論中稱,中國航天項目近年來得到迅猛發展。2003年,中國成功發射載人飛船,成為繼美國和前蘇聯之後第三個能將人送上太空的國傢。2005年,中國又成功發射了第二枚載人飛船。中國“嫦娥一號”探月衛星發射升空,事關中國的登月雄心。月球探測是一個國傢綜合國力的體現,也是一個國傢高技術發展的標志。
日本《讀賣新聞》、東京廣播公司(tbs)網站等多傢大型媒體對“嫦娥一號”發射表示關註,對發射前的準備、發射時間、發射任務等做了詳細的跟蹤報道。《讀賣新聞》網站22日報道稱,“嫦娥一號”探月計劃是中國繼載人航天後的又一項重要宇宙開發計劃,將起到提高國民嚮心力、發揚國威的作用。 |
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1、軌道設計與飛行程序控製問題
2、衛星姿態控製的三矢量控製問題
3、衛星環境適應性設計
4、遠距離測控與通信問題“嫦娥一號”衛星由中國空間技術研究院承擔研製,主要用於獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分佈特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。“嫦娥一號”月球探測衛星由衛星平臺和有效載荷兩大部分組成。衛星平臺利用東方紅三號衛星平臺技術研製,科研人員對結構、推進、電源、測控和數傳等8個分係統進行了適應性修改。有效載荷包括CCD立體相機、成像光譜儀、太陽宇宙射綫監測器和低能粒子探測器等科學探測儀器。
“嫦娥一號”月球探測衛星將於2007年10月24日在西昌衛星發射中心 由“長徵三號甲”運載火箭發射升空。衛星發射後,將用8天至9天時間完成調相軌道段、地月轉移軌道段和環月軌道段飛行,執行科學探測任務。它將完成四大科學任務,首要目的便是為月球“畫像”,也就是要通過各種手段獲取月球表面影像和立體圖像。此外,還要分析月球表面有用元素含量和物質類型的分佈特點,探測月壤厚度以及地月空間環境。 |
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“第一個挑戰來自製動時機的唯一性,如果不能在月球捕獲點實施近月製動,衛星就將與月球失之交臂,難以進入環月軌道。”麻永平說,第二是月球空間環境的復雜性,由於是我國衛星首次繞月飛行,我們對其空間環境缺乏實際的瞭解和認識。
第三個挑戰來自對軌道的測量與控製。按照計劃,嫦娥一號衛星要實施三次近月製動。第一次要把衛星的飛行速度從每秒2.4公裏降到每秒2.06公裏,進入周期為12小時的橢圓環月軌道,第二次要把速度降到每秒1.8公裏,進入周期為3.5小時的環月軌道,第三次再降到每秒1.59公裏,最終進入周期為127分鐘的極月圓軌道。如果沒有高精度的測定軌技術和軌道控製技術,很難保證這些任務的完成。 |
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中國探月工程首席科學家、中國科學院院士歐陽自遠介紹“嫦娥一號”是中國發射的最遠距離的衛星,距地球的平均距離是38萬公裏。
經過10年的醖釀,最終確定中國的探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個階段。
第一期繞月工程將在2007年發射探月衛星“嫦娥一號”,對月球表面環境、地貌、地形、地質構造與物理場進行探測。
第二期工程時間定為2007年至2010年,目標是研製和發射航天器,以軟着陸的方式降落在月球上進行探測。具體方案是用安全降落在月面上的巡視車、自動機器人探測着陸區岩石與礦物成分,測定着陸點的熱流和周圍環境,進行高分辨率攝影和月岩的現場探測或采樣分析,為以後建立月球基地的選址提供月面的化學與物理參數。
第三期工程時間定在2011至2020年,目標是月面巡視勘察與采樣返回。其中前期主要是研製和發射新型軟着陸月球巡視車,對着陸區進行巡視勘察。後期即2015年以後,研製和發射小型采樣返回艙、月表鑽岩機、月表采樣器、機器人操作臂等,採集關鍵性樣品返回地球,對着陸區進行考察,為下一步載人登月探測、建立月球前哨站的選址提供數據資料。此段工程的結束將使我國航天技術邁上一個新的臺階。 |
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嫦娥一號搭載歌麯
“嫦娥一號”將搭載歌麯31首,發射成功後,通過電視和廣播可接收到衛星傳回來的歌麯。
31首播放歌麯清單
1《誰不說俺家乡好》
2《愛我中華》
3《歌唱祖國》
4《梁山伯與祝英臺》
5《我的祖國》
6《走進新時代》
7《二泉映月》
8《黃河頌》
9《青藏高原》
10《長江之歌》
11《在希望的田野上》
12《春天的故事》
13《七子之歌》
14《我的中國心》
15《高山流水》
16《草原上升起不落的太陽》
17《阿裏山的姑娘》
18《貴妃醉酒》選段
19《難忘今宵》
20《歌聲與微笑》
21《春節序麯》
22《半個月亮爬上來》
23《遊園驚夢》選段
24《富饒遼闊的阿拉善》
25《良宵》
26《十二木卡姆選麯》
27《東方之珠》
28《在那遙遠的地方》
29《我是中國人》
30《但願人長久》
31《we are ready》
特別選用麯目
1《中華人民共和國國歌》
2《東方紅》
我國第一顆繞月探測衛星“嫦娥一號”已經於2007年10月24日18:05升空,與之一同奔月的,還有其搭載的《誰不說俺家乡好》、《愛我中華》、《二泉映月》、《黃河頌》、《梁山伯與祝英臺》等30首經典麯目。“嫦娥一號”將在到達繞月軌道後,於距地球38萬公裏以外的太空嚮地球播放這一組歌麯。11月5日,每位中國人將能通過收音機、電視機以及互聯網收聽到這些來自太空的中國天籟之音。
以下這些頻率都轉播: 北京fm90.0、上海fm107.7、廣州fm87.4 、太原fm89.3、 拉薩fm96.1、呼和浩特fm99.1 、南寧fm106.2、銀川fm99.7、 瀋陽fm99.8、杭州fm103.2、武漢fm105.8、天津fm92.5、南昌fm87.2、西寧fm100.6、廈門fm105.2、鄭州fm104.1、海口fm105.8、濟南fm89.8、石傢莊fm105.1、合肥fm91.1、青島fm98.0、西安fm90.0、貴陽fm107.3、蘭州fm88.3、長春fm91.6、哈爾濱fm95.8、福州fm92.6、長沙fm107.0、昆明fm93.0、成都fm107.6、南京fm98.9、泉州fm102.5、珠海fm101.2
嫦娥一號為月球畫像
繞月探測工程是我國月球探測的第一期工程,即研製和發射第一顆月球探測衛星。該星軌道距離月面的高度為200公裏,環繞月球運行,並將獲得的探測數據資料傳回地面。
設計壽命為1年的“嫦娥一號”衛星,將攜帶立體相機、成像光譜儀、激光高度計、微波輻射計、太陽宇宙射綫檢測器和低能離子探測器等多種科學儀器,對月球進行探測。它在環月飛行執行任務期間,主要獲取月面的三維影像,分析月面有用元素含量和物質類型的分佈特點,探測月球土壤厚度,檢測地月空間環境。其中前3項是國外沒有進行過的項目,第4項是嫦娥一號首次獲取8萬公裏以外的空間環境參數。此外,美國曾對月球上的5種資源進行探測,嫦娥一號將探測14種,其中重要的目標是月球上的氦-3資源。氦-3是一種安全高效而又清潔無污染的重要燃料,據統計,月球上的氦-3可以滿足人類1萬年以上的供電需求。月球土壤中的氦-3含量可達500萬噸。
嫦娥一號全面“體檢”首次面對“日凌”考驗
自10月24日以來,嫦娥一號探月衛星已成功飛行了16天,從11月8日起,工程人員已開始對其進行長達10天的衛星自身的各項功能及它所搭載的探測儀器進行在軌測試,看看它們在繞月飛行狀態下能不能正常工作,從而為18日正式開始的科學探測做好準備。
從9日下午17點29分開始,嫦娥一號衛星迎來了一項全新的挑戰——那就是“日凌”現象。“日凌”是指太陽、探測衛星和地面站的數據接收天綫恰巧在一條直綫上,太陽産生的強大的電磁波將幹擾地面站的天綫接收衛星信號,從而造成通訊中斷。一旦出現“日凌”的情況,不能夠保證連續對衛星跟蹤的條件下,會提前把一些需要執行的指令通過註入,提前放在星上,即使追蹤不到衛星,衛星也能按照我們預先設置在星上的指令去正常執行,保證衛星的安全。
專傢估計“日凌”現象將持續到11日上午。針對嫦娥一號衛星探月,中國已經啓用了設備更新、功能更強大的大天綫;衛星發射之前,科研人員已經計算了“日凌”發生的具體時間,可以有效防範和降低日凌對嫦娥一號通信電路的幹擾。正常情況下,嫦娥一號所受幹擾不會影響它完成探月使命。
“嫦娥一號”和日本“月亮女神”
中國空間技術研究院負責設計“嫦娥一號”平臺源自“東方紅三號”衛星,衛星箱體設計也基本相同。“東方紅三號”衛星設計於1997年,重2.3噸,設計壽命為8年。“嫦娥一號”衛星本次的任務主要有三個:一是探測月球三維全息圖像;二是探測月球資源成分、密度和進行物質光譜分析;三是探測地球到月球之間的空間環境,為以後的登月載人飛船打下基礎。“嫦娥一號”衛星走的是月球極地軌道,能把月球的每個角落都拍下來。從這個角度來說,嫦娥一號比前一個月日本發射的繞月探測衛星更為先進。
在嫦娥一號發射前數周,日本發射了繞月探測衛星“月亮女神”。 “月亮女神”號由三部分組成,即主衛星、中繼子衛星與“甚長基綫干涉測量無綫電”子衛星,其主要任務包括研究月球的起源和演變,獲得月球表面環境信息,在月球軌道上進行電波學研究等。“月亮女神”目前已經進入遠月點距月球123公裏、近月點距月球80公裏的近圓形觀測軌道,它環繞月球飛行一圈的時間為1小時58分。9月29日“月亮女神”在距離地球11萬公裏的遙遠太空首次拍攝到了高清晰地球影像。
“月亮女神”與“嫦娥一號”的主要任務都是相同的:探索月亮的起源與演變。衹是兩者的探測儀器有一些不同,另外繞月的運行軌道也不同。“月亮女神”是在距離月球表面100千米的極周軌道內工作,而“嫦娥一號”是在距月球200千米處運行。“月亮女神”能獲得月亮遠側地心引力數據、磁場現場數據以及月亮表面的細微結構,而“嫦娥一號”卻可以測量月亮表面的深度。
日本專傢希望以後可以和中國加強合作,共同進步。
中國公佈嫦娥一號傳回的第一幅月面圖像
2007年11月26日,中國國傢航天局正式公佈了嫦娥一號衛星傳回的第一幅月面圖像,標志着中國首次月球探測工程取得成功。中國首次月球探測工程第一幅月面圖像是由嫦娥一號衛星上的ccd立體相機獲得的。ccd相機采用綫陣推掃的方式獲取圖像,軌道高度約200km,每一軌的月面幅寬60km,像元分辨率120m。中國第一幅月面圖像共由19軌圖像製作而成,位於月表東經83度到東經57度,南緯70度到南緯54度,圖幅寬約280km,長約460km。圖中右側60公裏寬的條帶,是ccd相機開機獲得的第一軌圖像。2007年12月09日,中國國傢航天局公佈部分月球探測數據,包括中國首次月球探測工程第一幅月面圖像局部三維景觀圖。
中國公佈嫦娥一號拍攝月球背面“萬戶坑”影像
2007年12月11日,中國國傢航天局首次公佈中國發射的“嫦娥一號”衛星拍攝的月球背面部分區域影像圖。圖為月球背面以中國古人名字命名的“萬戶撞擊坑”。包括正射影像圖、數字高程模型圖、色彩編碼地形圖。萬戶撞擊坑位於月球背面南緯9.8度、西經138.8度區域,直徑52公裏,從地球上不能直接看到。
20世紀70年代,這座撞擊坑被國際天文聯合會以中國明代人萬戶的名字命名為“萬戶撞擊坑”。中國明朝官員萬戶將自己綁在捆有47枚自製火箭的椅子上,兩手各持一個大風箏,點燃後衝天而起,開天闢地寫就了中國歷史上飛天夢想的壯舉,也成為人類文明史上飛天嘗試的第一人。 |
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嫦娥一號探月衛星發射成功在政治、經濟、軍事、科技乃至文化領域都具有非常重大的意義。
從政治領域來看,嫦娥一號發射成功體現了中國強大的綜合國力以及相關的尖端科技,是中國發展軟實力的又一象徵,表明了中國在有效地掌握和利用太空巨大資源、實現科研創新、凝聚民心、增強國傢競爭力等一係列遠大目標的决心與行動。嫦娥一號在十七大勝利閉幕之際成功發射升空,無疑是對中共十七大獻禮的最好禮物。這將極大的振奮全國人民的民族精神,提高中共的執政威信。歷史已經多次證明,在事關全民族利益、指嚮國傢改革開放深化的重大時代事件面前,民衆與中央上下同欲,其産生的集中效應不但能確保 “嫦娥奔月”成功,也能在以後的日常建設中起到領航燈作用,保證社會又快又好地和諧發展。嫦娥奔月的成功,還將意味着在國際空間開發和探測上,中國必將占有一席之地並且具有發言權。這也是中國在發射嫦娥一號探月衛星後,要求成為國際空間站第17個成員國的原因所在。
從經濟領域來看,將帶動信息、材料、能源、微機電、遙科學等其它新技術的提高,對於促進中國社會經濟的發展和人類社會的可持續發展具有重要意義。隨着我國空間技術的進步和深空探測的深入,對相關材料的需求必將促進相關行業、産業得到更大的發展。同時,月球上特有的礦産資源和能源是對地球上礦産資源的補充和儲備,將對人類社會的可持續發展産生深遠的影響。月球表面具有極其豐富的太陽能,月壤中藴藏的豐富的氦-3也能提供新型核聚變的材料,應用前景廣阔。
從軍事領域來看,表明我國的導彈打衛星和激光摧毀衛星的技術已經日臻成熟。雖然這次嫦娥一號衛星沒有攜帶任何與軍事有關的設備,但是中國的運載火箭可以在發射出現故障時實施緊急關機,飛船和衛星可以在外太空實施數次變軌,當衛星發生故障,可以用彈道導彈或者激光予以摧毀,顯示我國如果要在外太空實現軍事用途也並非難事。
從科技領域來看,將促進中國航天技術實現跨越式發展和中國基礎科學的全面發展。月球探測將推進宇宙學、比較行星學、月球科學、地球行星科學、空間物理學、材料科學、環境學等學科的發展,而這些學科的發展又將帶動更多學科的交叉滲透。目前中國科學家對月球的瞭解和認識往往依賴於他國提供的材料,這樣就喪失了許多研究月球的機會。
從文化領域來看,嫦娥一號的發射成功具有重要的啓蒙意義。探月給人類本身帶來了社會發展理念的 “顛覆性改變”,人類第一次將思維與身軀同時掙脫地心引力的束縛,進入到地球以外的無限宇宙空間中,實地接觸了月球表面,人類之前所摸索出的各種科學理論得到部分驗證或反證。人類文明編年史從國傢疆域、地球視野進入到“光速世界”,堪稱又一大跨越。
嫦娥奔月的成功帶給中國人的是加快發展的堅定信心,就如當年中國爆炸原子彈之後全世界華人的欣喜。中國歷來都是一個大國,可是中國卻在很久以前丟掉了自己的強國地位。每一次成功帶來的國傢強大的希望對於中國人都是激勵,這種激勵又進一步刺激了新的成功,獲得巨大的民族動力。“嫦娥奔月”所帶來的攻堅精神、創新意識都成為了全民的寶貴精神財富。“嫦娥奔月”是舉國關註的公共事件,通過媒體以各種形式傳播“嫦娥奔月”的科普知識、時代意義,公衆接受了氛圍良好的愛國主義教育和科學啓蒙。 |
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http://www.56.com/w42/album-aid-3414694l |
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“嫦娥一號”(Chang'E1)是中國自主研製並發射的首個月球探測器。中國月球探測工程嫦娥一號月球探測衛星由中國空間技術研究院研製,以中國古代神話人物“嫦娥”命名,嫦娥奔月是一個在中國流傳的古老的神話故事。嫦娥一號主要用於獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分佈特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。整個“奔月”過程大概需要8~9天。嫦娥一號運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上。嫦娥一號工作壽命1年,繞月飛行一年。執行任務後不再返回地球。嫦娥一號發射成功,中國成為世界第五個發射月球探測器的國傢地區。
嫦娥一號是中國的首顆繞月人造衛星,由中國空間技術研究院承擔研製。嫦娥一號平臺以中國已成熟的東方紅三號衛星平臺為基礎進行研製,並充分繼承“中國資源二號衛星”、“中巴地球資源衛星”等衛星的現有成熟技術和産品,進行適應性改造。衛星平臺利用東方紅三號衛星平臺技術研製,對結構、推進、電源、測控和數傳等8個分係統進行了適應性修改。嫦娥一號星體為一個2米×1.72米×2.2米的長方體,兩側各有一個太陽能電池帆板,完全展開後最大跨度達18.1米,重2350千克。有效載荷包括CCD立體相機、成像光譜儀、太陽宇宙射綫監測器和低能粒子探測器等科學探測儀器。
嫦娥一號月球探測衛星由衛星平臺和有效載荷兩大部分組成。嫦娥一號衛星平臺由結構分係統、熱控分係統、製導,導航與控製分係統、推進分係統、數據管理分係統、測控數傳分係統、定嚮天綫分係統和有效載荷等9個分係統組成。這些分係統各司其職、協同工作,保證月球探測任務的順利完成。星上的有效載荷用於完成對月球的科學探測和試驗,其它分係統則為有效載荷正常工作提供支持、控製、指令和管理保證服務。
根據中國月球探測工程的四項科學任務,在嫦娥一號上搭載了824臺件科學探測儀器,重130千克,即微波探測儀係統、γ射綫譜儀、X射綫譜儀、激光高度計、太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器、CCD立體相機、干涉成像光譜儀。
在初樣研製階段,有電性星和結構星這兩顆初樣衛星承擔衛星測試工作。電性星的試驗主要是用於一些帶有電子性能的設備的綜合測試,結構星的試驗主要是要考核結構設計的合理性,和整星上溫度控製設計的合理性。兩顆初樣星進行整星測試。整個初樣測試階段持續到2007年6月份,隨後進入衛星正樣星的研製階段,進行“嫦娥一號”正樣衛星的研製。
為了保證完成月球探測工程任務,對承擔衛星發射任務的長徵三號甲火箭進行了41項可靠性的設計工作,以提高其運載可靠性。
“嫦娥一號”月球探測衛星於2007年10月24日在西昌衛星發射中心由“長徵三號甲”運載火箭發射升空。運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上執行科學探測任務。
北京時間2007年10月24日18時05分(UTC+8時)左右,嫦娥一號探測器從西昌衛星發射中心由長徵三號甲運載火箭成功發射。衛星發射後,將用8天至9天時間完成調相軌道段、地月轉移軌道段和環月軌道段飛行。經過8次變軌後,於11月7日正式進入工作軌道。11月18日衛星轉為對月定嚮姿態,11月20日開始傳回探測數據。
2007年11月26日,中國國傢航天局正式公佈嫦娥一號衛星傳回的第一幅月面圖像。
2007年12月12日上午10時,慶祝我國首次月球探測工程圓滿成功大會在北京人民大會堂舉行。
2009年3月1日16時13分,嫦娥一號衛星在控製下成功撞擊月球。為我國月球探測的一期工程,劃上了圓滿句號。 |
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2007年10月25日17時55分完成第一次變軌指令發出130秒後,衛星近地點高度由約200公裏擡高到約600公裏,變軌圓滿成功。這次變軌表明,嫦娥一號衛星推進係統工作正常,也為隨後進行的3次近地點變軌奠定了基礎。這次變軌是嫦娥一號衛星在約16小時周期的大橢圓軌道上運行一圈半後,在第二個遠地點時實施的。
北京時間10月26日17時44分,遠望三號測量船消息,嫦娥一號衛星成功實施第二次變軌。這是衛星的第一次近地點變軌。嫦娥一號衛星第二次變軌後,將進入24小時周期軌道。遠地點高度由5萬多公裏提高到7萬多公裏。
北京時間10月29日18時01分39秒,遠望三號測量船消息,衛星成功實施第三次變軌。10月29日第二次近地點變軌,衛星遠地點高度由7萬余公裏提高到12萬余公裏,開創了我國最遠航天測控的新紀錄。進入繞地飛行48小時周期軌道。
北京時間10月31日17時28分,嫦娥一號衛星成功實施第四次變軌,順利進入地月轉移軌道,開始飛嚮月球。衛星遠地點高度由12萬余公裏提高到37萬余公裏,進入114小時地月轉移軌道。這也是衛星入軌後的第三次近地點變軌。北京時間17時15分,嫦娥一號衛星接到指令,發動機工作784秒後,正常關機。北京飛控中心對各項測量數據的計算表明,衛星變軌成功。由繞地飛行軌道順利進入地月轉移軌道。
11月2日上午10時33分,嫦娥一號衛星成功實施了首次軌道中途修正。10時25分,嫦娥一號衛星按照指令要求,星上裝載的兩個小推力發動機點火成功,對衛星飛行航嚮實施修正。10時33分,發動機關機,衛星首次軌道修正完成。(後取消)
脫離地球
“嫦娥一號”衛星在發射升空後要先圍繞地球用5天的時間轉5圈,第一個階段是繞3圈,每圈16小時,第二階段是用24小時繞一圈,第3個階段是用48小時繞一圈。
火箭把衛星送入軌道後,地面註入指令,衛星主發動機點火實施變軌,將近地點擡高到約600公裏,讓衛星經過測控站上方時速度相對減少,便於後續控製。第二、三、四次點火實施變軌,讓衛星不斷加速:這3次變軌目的都是加速,每變軌一次,衛星的速度就增加一點,通過3次纍積,衛星加速到10.916公裏/秒以上的進入地月轉移軌道的最低速度,嚮月球飛去。 |
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11月5日11月5日11時15分,嫦娥一號衛星主發動機點火,第一次近月製動開始,嫦娥近月製動將持續22分鐘。11時37分,嫦娥一號衛星主發動機關機,第一次近月製動結束。到達距離月球420公裏,第一次近月製動進入12小時月球軌道。
11月6日第二次近月製動進入近月點200公裏,遠月點1700公裏,周期為3.5小時的軌道,運行3圈。
11月7日8時24分,第三次近月製動開始,這次近月製動將持續10分鐘。8時34分成功完成第三次近月製動,衛星進入周期為127分鐘,環繞月球南、北極的,高度200公裏的極月圓形環月工作軌道。
近月製動剋服三大挑戰
第一個挑戰來自製動時機的唯一性,如果不能在月球捕獲點實施近月製動,衛星就將與月球失之交臂,難以進入環月軌道。
第二個挑戰是月球空間環境的復雜性,由於是中國衛星首次繞月飛行,對其空間環境缺乏實際的瞭解和認識。
第三個挑戰來自對軌道的測量與控製。按照計劃,嫦娥一號衛星要實施三次近月製動。第一次要把衛星的飛行速度從每秒2.4公裏降到每秒2.06公裏,進入周期為12小時的橢圓環月軌道,第二次要把速度降到每秒1.8公裏,進入周期為3.5小時的環月軌道,第三次再降到每秒1.59公裏,最終進入周期為127分鐘的極月圓軌道。如果沒有高精度的測定軌技術和軌道控製技術,很難保證這些任務的完成。 |
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• 2007-11-03 嫦娥一號衛星不再實施中途修正直飛月球捕獲點。
• 2007-11-04 嫦娥一號衛星飛至距地面38萬公裏高度。嫦娥一號將會在月球吸引下加快飛行速度。
• 2007-11-05 嫦娥一號衛星根據參數調整姿態及軌控姿態,嫦娥一號主發動機點火實施第一次近月製動,工作22分鐘後,正常關機。月球捕獲衛星,衛星進入周期為12小時的橢圓環月軌道。成功完成首次近月製動後順利進入環月軌道,嫦娥一號成為中國第一顆月球衛星。
• 2007-11-06 嫦娥一號實施第二次近月製動,衛星發動機準時點火,工作14分鐘後,正常關機。順利進入3.5小時軌道。第二次近月製動主要目的是使嫦娥一號進一步降低飛行速度,使其進入“過渡”軌道,從而為衛星最終進入工作軌道做準備。
• 2007-11-07 8時24分嫦娥一號衛星實施第三次近月製動。衛星順利進入高度為200公裏、周期為127分鐘的工作軌道。即將進行繞月探測活動。並嚮地面傳回30首歌麯。
• 2007-11-20 國傢航天局宣佈:嫦娥一號衛星工作正常 有效載荷公用設備打開。衛星已處於三體定嚮姿態,即太陽帆板跟蹤太陽以保持供電,定嚮天綫跟蹤地球以保持通信,星上安裝有效載荷的一面對着月球以利於科學探測。開始傳回探測數據,經過處理製作完成第一幅月面圖像。
• 2007-11-21 嫦娥一號衛星在軌測試正常,星地之間數據傳輸暢通。
• 2007-11-26 中國國傢航天局正式公佈嫦娥一號衛星傳回的第一幅月面圖像。這幅月面圖像位於月表東經83度到東經57度,南緯70度到南緯54度。圖幅寬約280公裏,長約460公裏。
• 2007-12月2號和3號進行了軌道維持,衛星軌道調整為近月點193公裏,遠月點194公裏。
• 2007-12-09 國傢航天局公佈部分月球探測數據
• 2007-12-11 國傢航天局正式發佈部分月球背面圖像
• 2008-11-13 國防科工局等有關部門正式發佈了“嫦娥一號”衛星所拍攝製作的中國第一幅全月球影像圖。
• 2009-3-1 16時13分,嫦娥一號衛星在控製下成功撞擊月球。 |
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嫦娥一號為月球畫像
繞月探測工程是我國月球探測的第一期工程,即研製和發射第一顆月球探測衛星。該星軌道距離月面的高度為200公裏,環繞月球運行,並將獲得的探測數據資料傳回地面。
設計壽命為1年的“嫦娥一號”衛星,將攜帶立體相機、成像光譜儀、激光高度計、微波輻射計、太陽宇宙射綫檢測器和低能離子探測器等多種科學儀器,對月球進行探測。它在環月飛行執行任務期間,主要獲取月面的三維影像,分析月面有用元素含量和物質類型的分佈特點,探測月球土壤厚度,檢測地月空間環境。其中前3項是國外沒有進行過的項目,第4項是嫦娥一號首次獲取8萬公裏以外的空間環境參數。此外,美國曾對月球上的5種資源進行探測,嫦娥一號將探測14種,其中重要的目標是月球上的氦-3資源。氦-3是一種安全高效而又清潔無污染的重要燃料,據統計,月球上的氦-3可以滿足人類1萬年以上的供電需求。月球土壤中的氦-3含量可達500萬噸。
嫦娥一號全面“體檢”首次面對“日凌”考驗
自2007年10月24日以來,嫦娥一號探月衛星已成功飛行了16天,從11月8日起,工程人員已開始對其進行長達10天的衛星自身的各項功能及它所搭載的探測儀器進行在軌測試,看看它們在繞月飛行狀態下能不能正常工作,從而為18日正式開始的科學探測做好準備。
從2007年11月9日下午17點29分開始,嫦娥一號衛星迎來了一項全新的挑戰——那就是“日凌”現象。“日凌”是指太陽、探測衛星和地面站的數據接收天綫恰巧在一條直綫上,太陽産生的強大的電磁波將幹擾地面站的天綫接收衛星信號,從而造成通訊中斷。一旦出現“日凌”的情況,不能夠保證連續對衛星跟蹤的條件下,會提前把一些需要執行的指令通過註入,提前放在星上,即使追蹤不到衛星,衛星也能按照我們預先設置在星上的指令去正常執行,保證衛星的安全。
專傢估計“日凌”現象將持續到11月11日上午。針對嫦娥一號衛星探月,中國已經啓用了設備更新、功能更強大的大天綫;衛星發射之前,科研人員已經計算了“日凌”發生的具體時間,可以有效防範和降低日凌對嫦娥一號通信電路的幹擾。正常情況下,嫦娥一號所受幹擾不會影響它完成探月使命。
中國公佈嫦娥一號傳回的第一幅月面圖像
月球2007年11月26日,中國國傢航天局正式公佈了嫦娥一號衛星傳回的第一幅月面圖像,標志着中國首次月球探測工程取得成功。中國首次月球探測工程第一幅月面圖像是由嫦娥一號衛星上的CCD立體相機獲得的。CCD相機采用綫陣推掃的方式獲取圖像,軌道高度約200km,每一軌的月面幅寬60km,像元分辨率120m。中國第一幅月面圖像共由19軌圖像製作而成,位於月表東經83度到東經57度,南緯70度到南緯54度,圖幅寬約280km,長約460km。圖中右側60公裏寬的條帶,是CCD相機開機獲得的第一軌圖像。2007年12月09日,中國國傢航天局公佈部分月球探測數據,包括中國首次月球探測工程第一幅月面圖像局部三維景觀圖。
中國公佈嫦娥一號拍攝月球背面“萬戶坑”影像
萬戶坑2007年12月11日,中國國傢航天局首次公佈中國發射的“嫦娥一號”衛星拍攝的月球背面部分區域影像圖。圖為月球背面以中國古人名字命名的“萬戶撞擊坑”。包括正射影像圖、數字高程模型圖、色彩編碼地形圖。萬戶撞擊坑位於月球背面南緯9.8度、西經138.8度區域,直徑52公裏,從地球上不能直接看到。
20世紀70年代,這座撞擊坑被國際天文聯合會以中國明代人萬戶的名字命名為“萬戶撞擊坑”。中國明朝官員萬戶將自己綁在捆有47枚自製火箭的椅子上,兩手各持一個大風箏,點燃後衝天而起,開天闢地寫就了中國歷史上飛天夢想的壯舉,也成為人類文明史上飛天嘗試的第一人。 |
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中國國傢國防科技工業局二十四日對外宣佈,截至今天,由中國自主研製並成功發射的首顆繞月探測衛星——“嫦娥一號”,已按計劃圓滿完成在軌運行和探測一年的各項任務,共獲取了1.37TB(1TB=1024GB)的科學探測數據。
在探測任務結束後,“嫦娥一號”衛星還自距地球三十八萬公裏的繞月軌道上嚮地面傳回最後一段語音:“經過一年的太空遨遊,我的任務已經結束。我祝願在‘自主創新、重點跨越、支撐發展、引領未來’的方針指引下,中國的探月工程不斷創造新的輝煌。”
國傢國防科工局相關負責人表示,目前,“嫦娥一號”衛星狀態良好,剩餘的燃料仍可以支持衛星繼續工作,超額開展相關探測任務。“嫦娥”工程兩總决定,將充分利用“嫦娥一號”衛星在軌資源為後繼工程開展前期實驗,具體實驗項目有關專傢正在論證。 |
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為紀念中國首次探月工程嫦娥一號成功發射,紀念中國航天史上的偉大盛事,紀念中華民族這一舉世矚目的偉大盛事,相關部門破例批準發行了航天史上首套探月金幣——“嫦娥一號金幣”。 這是我國航天史上首次發行探月工程紀念金幣,金幣共6枚,耗用999千足黃金20餘剋,每枚面值150美元,總面值共900美元。還配有一套用10多剋999純金打造的中華飛天圖金畫,首次以黃金畫捲形式精彩演繹從嫦娥奔月-第一顆衛星升天-神五、神六載人飛行-嫦娥一號發射,中華民族五千年飛天從夢想到現實的過程。全球限量發行3000套。
無論是什麽藏品板塊,“貴金屬+大題材+大面值+首套”=升值已經是鐵定的定律。嫦娥一號紀念幣由6枚999金幣組成,每枚金幣1/10盎司,光金幣就耗用黃金20餘剋,同時配有一幅10多剋黃金打造的《中華飛天圖》,形成航天收藏史上難得一見的幣畫雙絶。整套金幣光黃金的硬通價值就高達8000多元。其次是首次探月的世界性主題。國傢有關部門僅在重大的背景和需要時纔發行金幣,而且都會因絶版限量而出現暴漲奇跡。再次全套紀念幣高達900美元超大面值,這也會為金幣的升值提供強有力的保證。最後是“首套”,在所有類型藏品中,凡是“第一”的,都漲勢驚人。 。嫦娥一號紀念金幣是我國發行的首套探月金幣,其升值是不可估量的。 |
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2009年3月1日16時13分10秒,中國嫦娥一號衛星成功撞月
減速、下落、撞擊…… 北京時間3月1日16時13分10秒,嫦娥一號衛星在北京航天飛行控製中心科技人員的精確控製下,準確落於月球東經52.36度、南緯1.50度的預定撞擊點。
在撞擊過程中,嫦娥一號衛星攜帶的CCD相機傳回實時圖像,圖像清晰。
至此,在經歷了長達494天的飛行後,靜謐、遙遠的月球土地終於成為這位中國首個“月球使者”的生命最後歸宿。而隨着此次“受控撞月”的準確實施,中國探月一期工程也宣佈完美落幕。
記者在北京航天飛行控製中心看到,為了保證嫦娥一號衛星成功“受控撞月”,嫦娥一號任務飛行控製組選擇在青島和喀什兩個測控站同時能夠進行測控的時間段內進行撞月控製。15時36分,嫦娥一號衛星開始減速,16時13分10秒成功落在月球的豐富海區域。
嫦娥一號衛星於2007年10月24日在西昌衛星發射中心發射,踏上“奔月”旅程,11月7日進入200公裏的環月工作軌道。至2008年10月,在完成預定在軌一年的各項探測任務後,狀態依然良好。
為了充分利用嫦娥一號衛星在軌的寶貴資源,為後續任務積纍數據和經驗,中國探月工程領導小組决定按照“軌道從高到低,風險從小到大”的原則,應用嫦娥一號衛星開展衛星變軌能力、軌道測定能力的10餘項驗證試驗。從2008年11月8日開始,預定計劃順利實施,嫦娥一號衛星軌道由200公裏圓軌道降到100公裏圓軌道,繼而降到遠月點100公裏、近月點15公裏的橢圓軌道,再升回到100公裏圓軌道。
“我國探月工程二期確定將實現軟着陸,技術跨度大,為在撞月過程控製和軌道測定方面積纍經驗,減少後續工程風險,决定在嫦娥一號衛星壽命末期,控製衛星撞月。”中國探月工程總設計師吳偉仁說。
在中國探月一期工程完美落幕的同時,中國探月二期工程正緊張進行。吳偉仁透露,目前二期工程各項工作已全面展開,着陸器和巡視器技術是工程中的重要關鍵技術。
從發射升空開始,嫦娥一號衛星纍计飛行494天,其中環月482天,期間經歷三次月食,5次正/側飛姿態轉換,共傳回1.37TB的有效科學探測數據,獲取了全月球影像圖、月表部分化學元素分佈、月表土壤厚度等一係列科學研究成果,圓滿實現工程目標和科學目標,為我國月球探測後續工程和深空探測奠定了堅實的基礎。 |
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2009年3月1日16時13分10秒,在完成了全部的使命後,“嫦娥一號”——中國的首個探月使者,將自己的身軀,連同最後的絢爛,永遠地留在了遙遠的月球上。
從發射升空追逐夢想,到準確受控撞擊月球,中國首次探月的幾大精彩足跡,永久留在了人們的記憶和人類探月的圖譜中。
足跡之一:夢想起飛
2007年10月24日,18時05分,西昌衛星發射中心。
長徵三號甲運載火箭托舉着嫦娥一號衛星順利升空;18時30分許星箭分離,衛星在太平洋上空以接近每秒8公裏的速度進入預定的大橢圓軌道;19時09分,嫦娥一號發射成功,“嫦娥”奔月旅程正式開始。
足跡之二:地月大轉移
2007年10月31日,17時15分,南太平洋上空600公裏。
嫦娥一號衛星底部發動機點火。推力為490牛頓的發動機通過連續10多分鐘的點火,使體重2300余公斤的“嫦娥”飛行速度提高到10.58公裏/秒以上,進入中國科學家們為其設計的一條連接地球與月球的“天路”即地月轉移軌道,順利與月球交會。
足跡之三:成為“月球衛星”
2007年11月5日11時15分,近月點。
第一次近月製動即“剎車”準確實施,“嫦娥”成功被月球引力捕獲,進入周期12小時、近月點210公裏、遠月點8600公裏的月球橢圓軌道,投入月球懷抱,成為一顆真正的“月球衛星”。
足跡之四:進入“使命軌道”
2007年11月7日,127分鐘月球軌道。
以嫦娥一號衛星準確進入127分鐘、200公裏高度的月球軌道為標志,中國航天史上最遠的“長徵”以近乎完美的方式宣告成功。嫦娥一號的首飛任務實現“準確發射,準確入軌,精密測控,準確變軌,成功繞月”。
足跡之五:中國首幅月圖亮相
2007年11月26日,9時40分許,38萬公裏外月球軌道。
來自嫦娥一號的一段語音和《歌唱祖國》歌麯11月26日上午從月球軌道傳回。9時40分許,中國首次月球探測工程第一幅月面圖像通過新華社傳到了世界各地。
足跡之六:首幅月球極區圖像公佈
2008年1月31日,原國防科工委正式發佈首幅由嫦娥一號衛星拍攝的月球極區圖像。
這是我國首次獲得此類圖像。按照工程總體方案,嫦娥一號衛星上的CCD相機要求的成像範圍在月面南北緯70度以內。而在對CCD相機的能力評估後,從1月4日起,科學家開始利用相機對70度以上的月球南北兩極區進行光學成像試驗,並獲得了較高質量的圖像。
足跡之七:中國第一幅“全月球影像圖”發佈
2008年11月12日,15時05分。
由嫦娥一號拍攝數據製作完成的“中國第一幅全月球影像圖”公佈。影像圖覆蓋了月球西經180度到東經180度,南北緯90度之間的範圍。這是世界上已公佈的月球影像圖中最完整的一幅影像。
足跡之八:撞擊月球-生命的最後一抹絢爛
2009年3月1日,16時13分10秒。
在科技人員的精確控製下,嫦娥一號衛星準確落入東經52.36度、南緯1.50度的月表指定區域,成功完成硬着陸。撞擊月表的一瞬,也是這位中國首個探月使者生命的最後一抹絢爛。 |
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嫦娥一號上搭載了30首中國歌麯,到達繞月軌道後,於距地球38萬公裏以外的太空嚮地球播放。所有中國人都可以通過收音機、互聯網或無綫電接收器聽到!
1、《誰不說俺家乡好》
2、《愛我中華》
3、《歌唱祖國》
4、《梁山伯與祝英臺》
5、《我的祖國》
6、《走進新時代》
7、《二泉映月》
8、《黃河頌》
9、《青藏高原》
10、《長江之歌》
11、《在希望的田野上》
12、《春天的故事》
13、《七子之歌》
14、《我的中國心》
15、《高山流水》
16、《草原上升起不落的太陽》
17、《阿裏山姑娘》
18、《貴妃醉酒》選段
19、《難忘今宵》
20、《歌聲與微笑》
21、《春節序麯》
22、《半個月亮爬上來》
23、《遊園驚夢》選段
24、《富饒遼闊的阿拉善》
25、《良宵》
26、《十二木卡姆選麯》
27、《東方之珠》
28、《在那遙遠的地方》
29、《我是中國人》
30、《但願人長久》
另外有兩首特別選用麯目:1、《義勇軍進行麯》2、《東方紅》 |
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開展“嫦娥工程”的背景主要是要開展繞月探測工程,突破航天高科技技術,為我國航天技術的進一步發展打下更好的基礎,為將來我們嚮包括火星等在內的更深的空間發展奠定一個良好的基礎,也促進我國航天技術的進一步發展。大傢知道,在20世紀六七十年代,美國人和前蘇聯人分別開展探月方面的活動,兩個國傢分別有宇航員登上了月球。在21世紀的新階段又興起了月球探測和繞月方面的熱潮,技術上也有新的進展,我們國傢適應這種形勢的需要,也為了發展國傢高科技技術形勢的需要,在21世紀初我們着手開始這項工程。現在,我們這項工程已經進行到實質階段,發射第一顆繞月衛星。首先繞月探測工程是航天技術進一步發展的一個重要階段,航天技術作為世界高科技的一個重要領域,它代表一個國傢的技術水平和能力水平。另外,航天技術不僅是字面上的“航天技術“,它是各個方面的技術綜合與反映。比如,能源技術、電子技術還有其他方面的技術等等。高科技技術的發展,一方面對提升我國的綜合國力具有非常重要的意義;另一方面,在當前我們國傢的經濟社會發展必將起到一個推動的作用。對,重大工程特別是高科技重大工程比如繞月探測工程以“嫦娥工程”來命名,一方面就是激發大傢對高科技技術的關註和興趣,另一方面這一工程的實施與圓滿完成對於提升我國的綜合實力、增強民族凝聚力,更好地建設小康社會,必將起到非常有力的促進作用。 |
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“嫦娥奔月”是一個在中國流傳的古老的神話故事。整個“奔月”過程大概需要8~9天。嫦娥一號運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上。嫦娥一號工作壽命1年,繞月飛行一年。執行任務後不再返回地球。
嫦娥一號是中國的首顆繞月人造衛星,由中國空間技術研究院承擔研製。嫦娥一號平臺以中國已成熟的東方紅三號衛星平臺為基礎進行研製,並充分繼承“中國資源二號衛星”、“中巴地球資源衛星”等衛星的現有成熟技術和産品,進行適應性改造。衛星平臺利用東方紅三號衛星平臺技術研製,對結構、推進、電源、測控和數傳等8個分係統進行了適應性修改。嫦娥一號星體為一個2米×1.72米×2.2米的長方體,兩側各有一個太陽能電池帆板,完全展開後最大跨度達18.1米,重2350千克。有效載荷包括CCD立體相機、成像光譜儀、太陽宇宙射綫監測器和低能粒子探測器等科學探測儀器。
嫦娥一號月球探測衛星由衛星平臺和有效載荷兩大部分組成。嫦娥一號衛星平臺由結構分係統、熱控分係統、製導,導航與控製分係統、推進分係統、數據管理分係統、測控數傳分係統、定嚮天綫分係統和有效載荷等9個分係統組成。這些分係統各司其職、協同工作,保證月球探測任務的順利完成。星上的有效載荷用於完成對月球的科學探測和試驗,其它分係統則為有效載荷正常工作提供支持、控製、指令和管理保證服務。
根據中國月球探測工程的四項科學任務,在嫦娥一號上搭載了824臺科學探測儀器,重130千克,即微波探測儀係統、γ射綫譜儀、X射綫譜儀、激光高度計、太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器、CCD立體相機、干涉成像光譜儀。
在初樣研製階段,有電性星和結構星這兩顆初樣衛星承擔衛星測試工作。電性星的試驗主要是用於一些帶有電子性能的設備的綜合測試,結構星的試驗主要是要考核結構設計的合理性,和整星上溫度控製設計的合理性。兩顆初樣星進行整星測試。整個初樣測試階段持續到2007年6月份,隨後進入衛星正樣星的研製階段,進行“嫦娥一號”正樣衛星的研製。
為了保證完成月球探測工程任務,對承擔衛星發射任務的長徵三號甲火箭進行了41項可靠性的設計工作,以提高其運載可靠性。
“嫦娥一號”月球探測衛星於2007年10月24日在西昌衛星發射中心由“長徵三號甲”運載火箭發射升空。運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上執行科學探測任務。
北京時間2007年10月24日18時05分(UTC+8時)左右,嫦娥一號探測器從西昌衛星發射中心由長徵三號甲運載火箭成功發射。衛星發射後,將用8天至9天時間完成調相軌道段、地月轉移軌道段和環月軌道段飛行。經過8次變軌後,於11月7日正式進入工作軌道。11月18日衛星轉為對月定嚮姿態,11月20日開始傳回探測數據。
2007年11月26日,中國國傢航天局正式公佈嫦娥一號衛星傳回的第一幅月面圖像。
2007年12月12日上午10時,慶祝我國首次月球探測工程圓滿成功大會在北京人民大會堂舉行。
2009年3月1日16時13分,嫦娥一號衛星在控製下成功撞擊月球。為我國月球探測的一期工程,劃上了圓滿句號。 |
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