作者:席志刚 来源:中国新闻周刊 发布时间:2013-12-11 16:04:49
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欧阳自远:嫦娥五号将实现从月面起飞 绕月飞行
 
中国登月下一步
 
所有参与航天活动的国家都承认,航天是一项风险极高的事业,几乎都曾饱尝过失败的苦涩。中国探月工程首席科学家欧阳自远坦言,探月工程经受不起失败。特别是嫦娥三号80%的产品和技术都是新的,更增加了风险。
 
即使是在相对成熟的发射阶段,其运载火箭必须满足高可靠性、高安全性和高质量的“三高”要求,这种要求极为苛刻。
 
航天专家透露,在完全串联系统中,若火箭零部件的可靠性为0.99999,即10万个零件中有故障的不多于1个,这种情况下组装的火箭的可靠性却只有可怜的0.37,也就是发射3枚火箭就有可能失败1枚。而要使火箭的可靠性达到0.9999,就要求零件的可靠性达到0.99999999,也就是说,1亿个零件中,不可靠的都不能多于1个。
 
此次执飞嫦娥三号发射任务的是长征三号乙增强型运载火箭。长征三号乙是中国目前运载能力最大、技术最先进、构成最复杂的运载火箭,代表中国目前运载火箭技术的最高水平,在世界航天界也居前列。
 
长征三号乙增强型火箭在长征三号乙火箭的基础上开展了六大专项技术攻关,科研人员借鉴成功率更高的用于载人航天发射的长征2F技术对长三乙运载火箭进行了9项可靠性增长改进项目,飞行可靠性由原来的0.938提升至0.942,以确保嫦娥三号完美落月。
 
尽管有风险,但中国探索太空计划依然雄心勃勃。
 
按照此前中科院发布的中国科技发展路线图,其中2050年空间科技发展路线图明确提出,2030年前后中国实现载人登月,建立月球基地,2050年前后,载人飞行从月球基地飞向更远的行星,具备载人登火星能力。
 
“载人登月目前尚没有时间表和明确的、精细的路线图。”庞之浩认为,载人登月、建立驻月基地以及载人登火星只是科学家的建议,目前中国探月工程进展至“绕”“落”“回”三步中的第二步。
 
“若嫦娥三号一切顺利,嫦娥四号则会做一些改进,更换落月点。”庞之浩告诉《中国新闻周刊》,嫦娥四号是嫦娥三号的备份星,其任务与嫦娥三号一样。
 
中国科学院院士、中国月球探测工程首席科学家欧阳自远同样在嫦娥三号发射前勾画了探月工程的未来,嫦娥五号要降落在月球上,探测取样后实现月面起飞,然后绕月飞行。由于嫦娥五号没有能量飞回地球,需要在发射嫦娥五号时,同时发射一条飞船在月球外面绕飞,在月球轨道等嫦娥五号上来与其交会对接,并将其带回地球。
 
由于嫦娥五号的有效载荷太重太大,需要研制新火箭进行发射。据了解,新的长征五号火箭正在研制中,这是一款直径为5米的重型运载火箭,目前已突破多项关键技术,进入到试样阶段,并预计于2015年左右在中国海南省文昌卫星发射中心首飞。 ★
 
中国布局“深空测控网”
 
测控系统是所有航天器飞行的“神经中枢”,航天器在发射段、上升段、变轨段、分离段、返回制动段等关键飞行段落都离不开测控通信支持,而航天测控水平则是航天界评价航天发展水平的重要标志
 
中国的嫦娥三号发射前夕,正值美国大片《地心引力》在全球热映,电影中一名女宇航员因为一次太空中的意外事故与地球大后方失去了联系,不得不一个人面对宇宙的无垠和人类的孤独并想方设法回到地球。
 
电影的故事虽然虚构,但却形象地展示了现代航天中测控通信的重要“脐带”作用。
 
事实上,为了保障这条脐带的通畅,在中国航天向浩瀚宇宙进发的过程中,一张由海基测量船、国内陆基、海外陆基以及天链1号、2号组成的“深空测控网”正在逐渐完成。这些测控站点就好像是蜜蜂的复眼,地面工作人员通过这些“复眼”了解嫦娥三号运行、飞行等情况,落月后展开月地间的遥操作,控制月球车的行走动作,并为未来的深空测控提供支持。
 
遥操作“三大中心”
 
无论是嫦娥三号 “落月”,还是月球车巡视勘察,都需要极为精确的测控控制技术做保障。
 
航天专家庞之浩告诉《中国新闻周刊》,本次任务是中国首次在地外天体实施软着陆探测,任务技术状态之新、飞控技术难度之大均前所未有。
 
据北京航天飞行控制中心总工程师周建亮介绍,此次任务飞控工作有“三高”:技术状态全新,处置能力要求高;遥操作约束复杂,飞行控制精度高 ;系统交互多,着陆器和巡视器两器协同程度高。针对这些难点,北京航天飞行控制中心先后突破了高精度月面视觉定位、月面巡视动态任务规划、巡视器路径规划与行走控制等六大关键技术。
 
这些技术和任务最终都需要来自地面的指挥,因而建设一张能够实施精确测控的深空测控网必不可少。
 
据了解,嫦娥一号共使用了6个国内测控站,以及南美、欧洲、大洋洲等海外监测站,加上海上移动的两艘远望号测控船,观测嫦娥一号的“复眼”达到十余只。
 
嫦娥二号发射时中国已经具备了由13个测控站组成的庞大、先进的航天测控通信网。这些测控系统包括3个中心、3条测量船、6个位于国内的测控站、1个建于国外的测控站、4个天文观测站及1个国际联网测控站。
 
“嫦娥二号是嫦娥三号的先导星,承担着为嫦娥三号月面软着陆验证部分关键技术,特别是首次试验X频段深空测控技术。”庞之浩解释说,X频段深空测控试验的成功实施将使无线电传输信号频率大大提高,远距离测控通信效果更好、测量精度更准、信息容量更大,是中国迈向深空探测的重要一步。
 
据了解,嫦娥三号使用地面测控系统更加先进和全面。包括启用多处天文台配合地面测控。整个测控网络的核心是位于国内的三大中心,即西昌卫星发射中心、北京航天飞行控制中心和西安卫星测控中心。它们有不同分工,分别侧重不同的测控任务。
 
西安卫星测控中心负责对分布在国内外的多个测控站、船、中继卫星组成的测控网实施管理。
 
北京航天飞行控制中心是航天飞行器任务的飞行控制和遥操作中心,也是嫦娥三号任务全过程的指挥控制神经中枢,是所有测控信息的集散地。嫦娥三号在奔月之路上的各阶段数据注入与指挥控制,均与这个中心的指挥控制息息相关。
 
西昌卫星发射中心则主要担负发射时对火箭的测控任务,接收记录北京中心转发的卫星遥测数据并提供给卫星系统。准确判断运载火箭飞行状态,在发生故障、情况危急时立即正确分析情况并做出相应决策,保证发射段火箭与卫星的安全。
 
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