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走进探月工程地面应用系统运控大厅

已有 3837 次阅读 2011-6-22 17:17 |个人分类:国内所见所闻(10-11)|系统分类:科研笔记|关键词:探月工程,地面应用系统运控大厅| 探月工程, 地面应用系统运控大厅

走进探月工程地面应用系统运控大厅

 

黄安年文 黄安年的博客/2011622日发布

 

617日,中科院办公室组织40名新浪网网友和科学网博主走进中科院奥运科学园区的参观活动。第一站是中科院地理科学与资源所。所长刘毅致欢迎词,“我心中的中国科学院”征文办副主任石硕介绍了中科院和奥运科学园区及征文活动概况。接着我们参观了所史馆、图书馆中的古籍方志馆和黄河古地图、品图斋、科普厅。然后来到天文馆,参观探月工程地面应用系统运控大厅。大厅前面是运控人员工作的位置,后面则是贵宾和首长席。郑晨曦领队说随意就座,并要我在首席位置就坐,我见参观队伍中唯我年龄最大,也可能是唯一的一位退休人员,也就当仁不让了。

 

运控大厅人员通过录像片向我们讲解探月工程的目标任务和进展,尤其详细展示由月球发回的原始样片,月球表面清晰可见。工作还介绍了密云站和昆明站指挥中心的情况,并回答了我们的问题。我问这些照片是用什么相机拍下来的,工作人员告诉我这种特殊相机全部是国产的。

 

探月工程引起网友极大兴趣。参观后在奥北天香二楼就餐时,有人还在谈论媒体议论阿波罗登月的真假。其实依我的孤陋寡闻,真假不是问题。如果我们从月球上返回地面的大量照片中进行筛选,能够准确判别出1969720161743(美东时间)美国宇航员阿姆斯特朗登上月球并捡回岩石标本的地方,也是一件就很有意义的事。

 

从曼哈顿计划到阿波罗计划,再到星球大战和高速公路计划,美国通过组织重大高新技术突破来推动科学发现、促进新技术开发和新产业领航,美国的发展高新技术战略值得我们借鉴。相信我们的探月工程也必将推动我国科学、技术和产业登上一个新台阶。

 

附照片23张为即时拍摄。

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中国探月工程(百科名片)

 

中国探月工程的标志

该标志以中国书法的笔触,抽象地勾勒出一轮圆月,一双脚印踏在其上,象征着月球探测的终极梦想,圆弧的起笔处自然形成龙头,象征中国航天如巨龙腾空而起,落笔的飞白由一群和平鸽构成,表达了中国和平利用空间的美好愿望。

概况

  中国探月工程经过10年的酝酿,最终确定中国的探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。

  第一期绕月工程将在2007年发射探月卫星“嫦娥一号”,对月球表面环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。

  第二期工程时间定为2007年至2010年,目标是研制和发射航天器,以软着陆的方式

 

中国探月

降落在月球上进行探测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分,测定着陆点的热流和周围环境,进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析,为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。

 

  第三期工程时间定在20112020年,目标是月面巡视勘察与采样返回。其中前期主要是研制和发射新型软着陆月球巡视车,对着陆区进行巡视勘察。后期即2015年以后,研制和发射小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等,采集关键性样品返回地球,对着陆区进行考察,为下一步载人登月探测、建立月球前哨站的选址提供数据资料。此段工程的结束将使我国航天技术迈上一个新的台阶。

 

中国探月工程标识介绍

  一弧两点,写意探月

  “我在这个作品中给观者留下一些思考空间,那对脚印可以是每个人的。”

创作灵感来自书法

  顾永江是浙江绍兴人。长在书法圣地兰亭之畔的他,深受乡风熏染,从6岁开始临摹碑帖从未间断。扎实的书法功底为“月亮之上”灵感打下铺垫。顾永江告诉记者,中国书法文化内涵深厚,是取之不尽的设计源泉。

  回忆起两年前,顾永江说他偶然看到网上征集探月标识的启事后便决定参与投稿,因为创意设计是他的职业,而中国探月工程也引发了他对太空探索领域的浓厚兴趣。

  谈到创作灵感,顾永江说:“一开始就想到‘月’在古文中可以写得圆圆的,就像个月亮。中间那两点可以用脚印来代替,象征着人类登上月球。”就是这“两点”,使这个设计既有中国元素,又有跨文化的世界胸怀,从而避免了思路的狭隘。

  虽然投稿的时间非常紧,但顾永江从理清思路到最终交稿就花了1小时左右。对于这个设计,顾永江最满意的就是那对小脚丫。他说:“我在这个作品中给观者留下了一些思考空间,那对脚印可以是每个人的。”

“月亮之上”意味深长

  2006210日,顾永江设计的月球探测标识“月亮之上”在网民投票中一举夺冠。专家评论说,该标识以中国书法的笔触,抽象勾勒出一轮圆月,一双小脚印踏临其上,象征着探测月球的终极梦想,圆弧的起笔处自然形成龙头,象征着中国航天事业如巨龙腾空而起;整体图形由一弧两点巧妙形成古文“月”字,写意的笔触在传达一种探索的信念。

  当时应国防科工委月球探测工程中心之邀,顾永江曾与众多评委和专家进行交流沟通,在标识的细节方面进行了进一步修改。他们将初稿中弧形的红色改成蓝色,寄寓人们探索宇宙的恒久梦想;落笔的飞白改由一群和平鸽构成,表达了中国和平利用空间的美好愿望

 

探月工程目标

一是获取月球表面三维立体影像

  从而划分月球表面的基本地貌和构造单元,初步编制月球地质与构造纲要图,为后续优选软着陆区提供参考依据。目前世界上还没有覆盖整个月面的影像;中国如能获取全月面三维影像,对于更好地了解月球的地质构造和演化历史有着重要的意义。中国将争取比国外已有的此类图像做得更完整、更精细。

二是分析月面有用元素含量和物质类型的分布

  即对月面有用元素进行探测,初步编制各元素的月面分布图。美国已做了5种有用元素的全球性分布与含量,嫦娥1号将探测月面钛和铁等14种可能有开发利用前景的重要元素的分布特点和规律。

三是探测月壤特性

  中国将首次开展月面的微波辐射探测,获取月壤厚度的全月分布特征,研究月表年龄及演化,估算月壤中氦3的分布和资源量。目前月球上已知矿物有100多种,其中5种是地球上所没有的。尤其是氦3。它是一种安全、高效、清洁的新型核聚变燃料,可改变人类社会的能源结构,但在地球上十分罕见。每100吨氦3原料足可以解决全球一年的电力供应,而月球上的氦3储量据估算有500万吨,可满足人类1万年以上的供电需求。每克黄金价值11美元,而每克氦3400美元。月球潜在矿产资源和能源的开发利用前景,已成为各主要航天国家组织重返月球和开展月球探测的最主要动力。

四是探测地月空间环境

  将记录原始太阳风数据,研究太阳活动对地月空间环境的影响。

  上述前三项工作国外还未曾进行过,第四项为中国首次在地球静止轨道以外获取空间环境数据。

 

五大工程目标

  中国探月卫星工程还有五大工程目标:一是研制和发射中国第一颗探月卫星;二是初步掌握绕月探测基本技术;三是首次开展月球科学探测;四是初步构建月球探测航天工程系统;五是为月球探测后续工程积累经验。为此要突破月球探测卫星的关键技术;初步建立中国的深空探测工程大系统;验证有效载荷和数据解译等各项关键技术;初步建立中国深空探测技术研制体系;培养相应的人才队伍。

 

月球探测工程准备

探月计划酝酿10

  1994年进行了探月活动必要性和可行性研究,1996年完成了探月卫星的技术方案研究,1998年完成了卫星关键技术研究,以后又开展了深化论证工作。

月球探测工程立项

  中国的探月计划经过长期准备、10年论证,于20041月正式立项,被称作“嫦娥工程”。该工程目前主要集中在绕月探测、月球三维影像分析、月球有用元素和物质类型的全球含量与分布调查、月壤厚度探查以及地月空间环境探测。"嫦娥一号”卫星有效载荷的研制测试工作由中国科学院空间科学与应用研究中心负责。

 

任务与目标

  中国首次月球探测工程四大科学任务:

  一、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,进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究,为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据,并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等。

  二、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布,绘制各元素的全月球分布图,月球岩石、矿物和地质学专题图等,发现各元素在月表的富集区,评估月球矿产资源的开发利用前景等。

  三、探测月壤厚度,即利用微波辐射技术,获取月球表面月壤的厚度数据,从而得到月球表面年龄及其分布,并在此基础上,估算核聚变发电燃料氦3的含量、资源分布及资源量等。

  四、探测地球至月球的空间环境。月球与地球平均距离为38万公里,处于地球磁场空间的远磁尾区域,卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体,研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用。

  中国首次月球探测工程由月球探测卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成,工程系统五项工程目标:

  1、研制和发射我国第一个月球探测卫星;

  2、初步掌握绕月探测基本技术;

  3、首次开展月球科学探测;

  4、初步构建月球探测航天工程系统;

  5、为月球探测后续工程积累经验。

 

技术难点

  1、轨道设计与飞行程序控制问题

  2、卫星姿态控制的三矢量控制问题

编辑本段携带仪器

  卫星有效载荷因不同的航天任务而异,搭载的科学探测的仪器和科学实验的设备有效载荷包括微波探测仪分系统、空间环境探测分系统、有效载荷数据管理分系统等。微波探测仪分系统将主要对月壤的厚度进行估计和评测,这是国际上首次采用被动微波遥感手段对月表进行探测。空间环境探测分系统由太阳高能粒子探测器等3台设备组成,将探测地月和近月的空间环境参数。还有用于拍摄地球表面照片的CCD相机。

  嫦娥一号准备使用的科学仪器包括:CCD立体相机(用于拍摄全月面三维影像);激光高度计;成像光谱仪(用于获取月面光波图谱);伽马/X射线谱仪(用于探测月球表面元素);微波探测仪(用于获取月壤厚度);以及月球背面亮度温度图和月球两极地面信息(世界上首次在探月卫星上使用);太阳高能粒子探测器;低能离子探测器。

 

嫦娥系列卫星

  “嫦娥一号”(Chang'E1)是中国自主研制并发射的首个月球探测器。中国月球探测工程嫦娥一号月球探测卫星由中国空间技术研究院研制,以中国古代神话人物“嫦娥”命名,嫦娥奔月是一个在中国流传的古老的神话故事。嫦娥一号主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。整个“奔月”过程大概需要89天。嫦娥一号将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。嫦娥一号工作寿命1年,计划绕月飞行一年。执行任务后将不再返回地球。嫦娥一号发射成功,中国成为世界第五个发射月球探测器的国家地区。

嫦娥一号是中国的首颗绕月人造卫星,由中国空间技术研究院承担研制。嫦娥一号平台以中国已成熟的东方红三号卫星平台为基础进行研制,并充分继承“中国资源二号卫星”、“中巴地球资源卫星”等卫星的现有成熟技术和产品,进行适应性改造。卫星平台利用东方红三号卫星平台技术研制,对结构、推进、电源、测控和数传等8个分系统进行了适应性修改。嫦娥一号星体为一个2米×1.72米×2.2米的长方体,两侧各有一个太阳能电池帆板,完全展开后最大跨度达18.1米,重2350千克。有效载荷包括CCD立体相机、成像光谱仪、太阳宇宙射线监测器和低能粒子探测器等科学探测仪器。

  嫦娥一号月球探测卫星由卫星平台和有效载荷两大部分组成。嫦娥一号卫星平台由结构分系统、热控分系统、制导,导航与控制分系统、推进分系统、数据管理分系统、测控数传分系统、定向天线分系统和有效载荷等9个分系统组成。这些分系统各司其职、协同工作,保证月球探测任务的顺利完成。星上的有效载荷用于完成对月球的科学探测和试验,其它分系统则为有效载荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保证服务。

  根据中国月球探测工程的四项科学任务,在嫦娥一号上搭载了824台件科学探测仪器,重130千克,即微波探测仪系统、γ射线谱仪、X射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测器、太阳风离子探测器、CCD立体相机、干涉成像光谱仪。

  在初样研制阶段,有电性星和结构星这两颗初样卫星承担卫星测试工作。电性星的试验主要是用于一些带有电子性能的设备的综合测试,结构星的试验主要是要考核结构设计的合理性,和整星上温度控制设计的合理性。两颗初样星进行整星测试。整个初样测试阶段持续到20076月份,随后进入卫星正样星的研制阶段,进行“嫦娥一号”正样卫星的研制。

  为了保证完成月球探测工程任务,对承担卫星发射任务的长征三号甲火箭进行了41项可靠性的设计工作,以提高其运载可靠性。

  “嫦娥一号”月球探测卫星于20071024日在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空。运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上执行科学探测任务。

  北京时间200710241805分(UTC8时)左右,嫦娥一号探测器从西昌卫星发射中心由长征三号甲运载火箭成功发射。卫星发射后,将用8天至9天时间完成调相轨道段、地月转移轨道段和环月轨道段飞行。经过8次变轨后,于117日正式进入工作轨道。1118日卫星转为对月定向姿态,1120日开始传回探测数据。

  20071126日,中国国家航天局正式公布嫦娥一号卫星传回的第一幅月面图像。

  20071212日上午10时,庆祝我国首次月球探测工程圆满成功大会在北京人民大会堂举行。

  2009311613分,嫦娥一号卫星在控制下成功撞击月球。为我国月球探测的一期工程,划上了圆满句号。

  嫦娥一号卫星总设计师和总指挥叶培建20082 21号透露,嫦娥二号卫星将于2010年前后发射。

 

嫦娥二号

  于2010101185957秒发射。这是嫦娥一号卫星的姐妹星,由长征三号丙火箭发射。由于嫦娥二号的主要任务是要获得更清晰更详细的月球表面影象数据和月球极区表面数据,因此卫星上搭载的CCD照相机的分辨率将更高,达到十米左右,其它探测设备也将有所改进,所探测到的有关月球的数据将更加翔实。

  嫦娥一号卫星总设计师和总指挥叶培建:(嫦娥)二号星的飞行程序和(嫦娥)一号相似,关键是它的工作轨道是200公里,我们准备把它降到100公里,应该在2010年前后发射嫦娥二号。

  叶培建介绍,嫦娥工程分为三步,在实现卫星绕月之后,将是发射着陆器到月球上。关键技术的攻关工作目前已经开始,将在两年内获得突破。

  全国人大代表、国防科工委月球探测工程中心主任胡浩表示,嫦娥一号当初还有一颗备份星,目前正在对这颗备份星进行改进,改造完成后将作为嫦娥二号进行发射,发射方式与嫦娥一号相同。

  胡浩表示,嫦娥二号暂时还没有发射的具体时间表。“要等攻关结束,问题都解决了,最后的设备系统测试、验证完成后,才考虑发射的问题。”胡浩分析说,我们关注过程,但群众关心发射的结果,大家的关注点并不一样。他透露,嫦娥二号目前正在论证,方案还未拿出,会借鉴嫦娥一号的管理、技术和对空间环境了解的经验,但在技术方面将有所提高。同时,胡浩表示,嫦娥二号的技术状态不想大动,否则容易带来风险,花钱也多。

 

嫦娥三号

  

  探月工程二期启动 将发射嫦娥三号、四号

  1112日下午15,国家国防科技工业局举行绕月探测工程全月球影像图发布暨科学数据交接仪式。工业和信息化部副部长兼国家国防科技工业局局长陈求发透露,“嫦娥二号”计划于2010年底前完成发射。

  陈求发指出,“嫦娥一号”卫星已在轨运行一周年,完成了工程各项目标和科学探测任务,这标志着中国探月工程一期取得圆满成功!工程的圆满成功,实现了领导小组提出的“出成果,出经验,出模式,出人才”的目标。

  陈求发说,今年年初,国务院正式批准探月工程二期立项。二期工程主要是研制并发射“嫦娥三号”和“嫦娥四号”月球探测器,要实现月球软着陆,技术跨越大,工程风险大。为确保二期工程成功,我们对一期工程的备份星进行技术改进,作为二期工程的先导星,命名为“嫦娥二号”,主要是先期试验验证部分新技术和新设备,降低工程风险,深化月球科学探测。

  嫦娥三号将实现月球软着陆和巡视探测任务并将选用长征三号乙运载火箭发射。在科学技术方面,二期工程将实现四个第一,要研制并发射我国第一个地外天体着陆探测器和巡视探测器,第一次利用“长征三号乙”运载火箭发射地月转移轨道航天器,第一次建立和使用深空测控网进行测控通信,第一次实现月球软着陆、月面巡视、月夜生存等重大突破,开展月表地形地貌与地质构造、矿物组成和化学成分、月球内部结构、地月空间与月表环境等探测活动,建成基本配套的月球探测工程系统。

 

嫦娥四号

  卫星简称嫦娥四号,专家称“四号星”,是嫦娥绕月探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造绕月探月卫星,主要任务是接着嫦娥三号着陆月球表面、继续更深层次更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息,完善月球的档案资料。

扩展阅读:

* 1

http://baike.baidu.com/view/1220064.htm

开放分类:

中国航天,月球探测,嫦娥工程,太空探测

http://baike.baidu.com/view/2653854.htm



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http://blog.sciencenet.cn/blog-415-458069.html

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