基本介紹
研製過程,結構系統,衛星平台,衛星結構,搭載設備,工作歷程,發射入軌,變軌制動,建立軌道之後,工程任務,主要任務,科學目標,拓展項目,技術難點,突破技術,工程意義,技術創新,積累經驗,促進經濟,獲得影像,完成使命,成就,
研製過程
1994年，我國航天科技工作者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；
經過10年的醞釀，最終確定我國整個探月工程分為“繞”、“落”、“回”3個階段；
2004年11月19日“嫦娥一號”開始初樣研製，“嫦娥工程”進入實施階段；
2005年年底，完成了衛星初樣產品的研製和相關試驗；
2006年3月，中國探月計畫第一顆衛星“嫦娥一號”進入有效載荷正樣系統最後聯試階段，以確保科學探測設備將來在太空正常工作；
2006年10月前，完成探月衛星正樣產品的設計、研製、總裝、測試和各項試驗；
2007年8月，已完成了產品研製，並通過了各項試驗考核驗證。
結構系統
衛星平台
嫦娥一號衛星選用東方紅三號衛星平台，並進行了適應性改造。其外形與東方紅三號衛星相似，衛星本體為一個2.22米×1.72 米×2.2米的六面體，兩側各裝有一個大型展開式太陽電池翼，當兩側太陽翼完全展開後，最大跨度可以達到18米，重量為2350千克，設計工作壽命為一年，將運行在距月球表面200千米高的極月圓軌道上。
衛星結構
嫦娥一號星體為立方體，兩側各有一個太陽帆板，最大跨度達18.1米，重2350千克，工作壽命一年。它將運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上。
該衛星平台由結構分系統、熱控分系統、制導，導航與控制分系統、推進分系統、數據管理分系統、測控數傳分系統、定向天線分系統和有效載荷等9個分系統組成。這些分系統各司其職、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，其它分系統則為有效載荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保證服務。
搭載設備
根據我國探月衛星工程的四大科學目標，在嫦娥一號上搭載了8種24台件科學探測儀器，重130千克，即微波探測儀系統、γ射線譜儀、X射線譜儀、雷射高度計、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。
工作歷程
發射入軌
嫦娥一號衛星發射成功長征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。
火箭起飛第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。
變軌制動
2007年10月25日下午，地面注入指令，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，將衛星軌道近地點抬高到離地球約600公里的地方。
2007年10月26日下午，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，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。
2007年10月31日，當衛星再一次抵達近地點時，主發動機打開，衛星的速度在短短几分鐘之內提高到10．916千米/秒以上，進入地月轉移軌道，真正開始了從地球向月球的飛越。
2007年11月5日前後，嫦娥一號衛星到達距月球200千米位置，進行減速制動。
2007年11月6日前後，嫦娥一號衛星進行第二次近月制動，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。
2007年11月7日前後，嫦娥一號衛星進行第三次近月制動，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。
建立軌道之後
建立月球工作軌道後，嫦娥一號衛星攜帶的“8種武器”將開始大顯身手，為完成4大科學目標展開緊張而忙碌的工作。如果不出意外，衛星所攜帶的CCD立體相機在11月下旬就可以傳回第一張月球照片，這是繞月成功的重要標誌。干涉成像光譜儀、雷射高度計、CCD立體相機將共同完成第一個科學目標，即獲取月球表面三維立體影像；γ射線譜儀、X射線譜儀將攜手對月球表面有用元素及物質類型的含量和分布進行辨析。首次被套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系統，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。
工程任務
主要任務
“嫦娥一號”衛星發射後首先將被送入一個地球同步橢圓軌道，這一軌道離地面距離為500公里至7萬公里，探月衛星將用26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 公里，最遠為12萬公里，需要48小時才能環繞一圈。此後，探測衛星不斷加速，開始“奔向”月球，大概經過83小時的飛行，在快要到達月球時，依靠控制火箭的反向助推減速。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公里高度的極地軌道繞月球飛行，開展拍攝三維影像等工作。
科學目標
繞月探測工程將完成以下四大科學目標：
1、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、分布、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，並為月面軟著陸區選址和月球基地位置優選提供基礎資料等。
2、分析月球表面有用元素含量和物質類型的分布特點，主要是勘察月球表面有開發利用價值的鈦、鐵等14種元素的含量和分布，繪製各元素的全月球分布圖，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，評估月球礦產資源的開發利用前景等。
4、探測地球至月亮的空間環境。月球與地球平均距離為38萬公里，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線高能粒子和太陽風電漿，研究太陽風和月球以及地球磁場磁尾與月球的相互作用。
由月球探測衛星、運載火箭、發射場、測控和地面套用等五大系統組成的繞月探測工程系統屆時將實現以下五項工程目標：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系統；5）為月球探測後續工程積累經驗。
拓展項目
“嫦娥一號”搭載了歌曲30首，但是普通電視電台不能收到嫦娥歌曲信號。由於月球距離地球40萬公里，地面上不可能像聽收音機一樣接收。只能用天線把數據調製成S波段數據，地面接收後再把它處理出來，再把這個數據檔案放到發射塔上發射，收音機就聽得見，也可以到網上下載。
30首播放歌曲清單：
《誰不說俺家鄉好》、《愛我中華》、《歌唱祖國》、《梁山伯與祝英台》、《我的祖國》、《走進新時代》、《二泉映月》、《黃河頌》、《青藏高原》、《長江之歌》、《在希望的田野上》、《春天的故事》、《七子之歌》、《我的中國心》、《高山流水》、《草原上升起不落的太陽》、《中國人》、《貴妃醉酒》選段、《難忘今宵》、《歌聲與微笑》、《春節序曲》、《半個月亮爬上來》、《遊園驚夢》選段、《富饒遼闊的阿拉善》、《十二木卡姆選曲》、《東方之珠》、《在那遙遠的地方》、《我是中國人》、《但願人長久》
特別選用曲目：
技術難點
“嫦娥一號”衛星研製過程中的技術難點有：1、軌道設計與飛行程式控制問題；2、衛星姿態控制的三矢量控制問題；3、衛星環境適應性設計移動圖片；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，“嫦娥一號”月球探測衛星由衛星平台和有效載荷兩大部分組成。衛星平台利用東方紅三號衛星平台技術研製，科研人員對結構、推進、電源、測控和數傳等8個分系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、太陽宇宙射線監測器和低能粒子探測器等科學探測儀器。
突破技術
1、軌道設計技術。從科學探測的目的和任務考慮，為了儘可能對全月面進行探測，特別是對月球南北兩極進行探測，嫦娥－1的工作軌道選擇了繞月極軌道。為使嫦娥－1在繞月軌道上任何一處的位置都對月面拍照，並具有相同的解析度，軌道高度要求保持穩定，因此選擇的工作軌道是圓軌道，最終確定為200km高的極月圓軌道，運行周期約為127min。嫦娥－1在這一軌道運行所需能量最少，發射和變軌過程風險最低，為中國月球探測工程和今後的深空探測軌道設計積累了經驗。
2、天線技術。在當時全世界搞月球探測的國家中，美國和俄羅斯深空網主力天線的口徑為35m，最大的天線口徑達到了70m，而我國航天測控網最大天線的口徑只有12m，無法滿足月球探測的需要。天線的口徑和探測距離成正比，增大天線口徑可以增加航天測控的距離，提高航天測控網的深空探測能力。經過努力，我們用很少的經費在喀什站和青島站新建了2個18m直徑的天線，提高了遠距離測控精度，使地面站測控距離從地球近程範圍延伸到月球範圍，保證了嫦娥－1在距離地球4.0×105km遠的太空，仍能很好地建立星地間數傳與測控信號的無線通信鏈路，為嫦娥－1圓滿完成運行與科學探測任務奠定了堅實基礎。
3、首次使用紫外月球敏感器。紅外地球敏感器在人造地球衛星和宇宙飛船上套用非常普遍，但這種敏感器並不能套用於月球探測任務，因為月球沒有大氣層，不具有穩定的紅外輻射帶，但有穩定的紫外輻射。用紫外月球敏感器作為嫦娥－1的“眼睛”觀察月球，可以在各種月相下工作，包括新月、上弦月、滿月、下弦月，甚至出現日全食時也可以正常工作，無需地面站支持，即可直接獲得對月的俯仰角和滾動角，確定繞月探測器飛行軌道是否平行於月面。
4、解決三體定向問題。以前的地球衛星是兩體定向：太陽電池翼對太陽定向，測控通信和有效載荷對地球定向。但月球是三體定向：太陽電池翼對太陽定向，探測儀器對月球定向，收發天線瞄向地球。一個飛行器同時進行3個方向的定向，在技術上難度很大。因此，首次採用了雙軸天線自主指向控制技術，使天線可以上下左右自由活動，能在半球空間內實現高精度指向定位要求，從而具有對地球的跟蹤指向能力，將科學探測和遙測數據準確傳回地球，並降低通信天線的功耗。
5、溫控技術。嫦娥－1繞月飛行時，會受到太陽、月球、月球陰影、地球陰影（月食）和太空寒冷背景的影響，外部熱環境非常惡劣複雜，月球表面溫度變化劇烈，溫差變化在120～－180℃之間。因此，研製出一套能同時適應地月轉移和月球環境的溫控系統，使嫦娥－1在熱的時候能夠散熱，寒冷環境下又能夠保證衛星溫度，這是一個很大的挑戰。
工程意義
技術創新
探月工程是繼人造地球衛星、載人航天之後，中國航天活動的第三個里程碑。嫦娥一號衛星首次繞月探測的圓滿成功，樹立了中國航天的第三個里程碑，突破並掌握一大批具有自主智慧財產權的核心技術和關鍵技術，使我國成為世界上為數不多的具有深空探測能力的國家，實現了多箇中國航天史及太空飛行器的“第一”：第一次研製並成功發射中國首顆繞月探測衛星；第一次實現了繞月飛行和科學探測；第一次形成了深空探測任務的總體設計思路和研製流程，這些都充分體現出我國綜合國力顯著增強，自主創新能力和科技水平不斷提高。
積累經驗
作為第一顆月球探測衛星，嫦娥一號衛星的研製過程攻克了很多近地衛星不曾遇到的難題，開闢了中國航天的新領域，為中國執行未來的深空探測任務積累了豐富的經驗。
娥一號衛星開展的在軌試驗，充分利用衛星的延壽期，獲得了大量有價值的試驗數據，為嫦娥二號、三號衛星的研製，提供了基礎數據，對我國月球探測二期工程的開展和其它深空探測計畫的實施，具有重要的工程意義、科學意義和實踐意義。嫦娥一號衛星所開展的各項後續試驗，一直是在有組織、有計畫、分步驟進行的，試驗的整個過程充分體現了目的明確，策劃充分，方案細緻，把握風險，步步推進的特點，最大限度地充分挖掘和發揮了衛星的潛能，取得了重要的科研成果。
促進經濟
雖然針對“嫦娥奔月”帶來的經濟效益還沒有一個準確的數字，但美國的“阿波羅計畫”給我們提供了借鑑，當年，“阿波羅計畫”投資了256億美元，但它同時創造了3000多項新技術，帶動了美國高新技術的全面發展和工業繁榮，據估算，"阿波羅"計畫的實施，每投入1美元，最後都能產生4~5美元的經濟回報。。大到直徑50米的射電望遠鏡天線，小到防爆配電箱，嫦娥一號工程的不少配套產品都來自民營企業。在我國航天領域，很多高科技原材料、元器件，從國外採購成本高國有企業自行研製時間長，從民營企業中採購軍民兩用產品，成了實惠的選擇。航天技術能為醫院創建無菌環境，原來用於確保太空人呼吸潔淨空氣的技術，已經被醫院用來殺滅細菌和病毒；另外，太空人使用的水循環處理設備，將來可以用於淨化被污染的泉水，達到符合飲用的標準。
獲得影像
獲取“全月面三維影像”是嫦娥一號衛星取得的重要成果之一。在一年的時間裡，該衛星按計畫完成了南北緯70度的全月面的三維成像，並首次獲取了月表極區的全部影像。根據中國探月工程指揮部的決定，衛星還開展了月球兩極影像拍攝試驗，至2008年7月1日，完整獲取了月球兩極的影像數據，補充製作了月球極區影像圖。“嫦娥一號“看”遍了月球的每一寸土地，並完整傳回了數據。
完成使命
嫦娥一號衛星於2009年3月1日下午15時36分開始減速,經過37分鐘的減速，衛星成功落在月球的豐富海區域。據北京航天飛控中心的最後確認：嫦娥一號衛星對月球的撞擊點位於南緯1.50度，東經52.36度。北京天文館館長朱進說，“豐富海”是一個月海的名字，從撞擊坑的坐標來看，是距離月球赤道比較近的一個點，從地球上能看到。嫦娥一號衛星在軌運行一年中，共傳回1.37TB(1TB=1024GB)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布等一批科學研究成果，圓滿實現工程目標和科學目標。
成就
嫦娥－1首次利用CCD立體相機獲得了120m解析度全月球影像圖、三維月球地形圖等成果，而且包含了月球的南北極。在此之前，全世界沒有一個國家獲得過月球的三維立體全月圖。雖然月球的地圖國外已繪製很多，但多為平面圖，三維立體圖很少，而且還有很多空白，因為月球上高緯度的地方太陽是斜照的，光線不足，拍照效果就差一些。一般來說，在70°（S）～70°（N）就很難拍攝了，南北極地區有些深坑，太陽永遠照射不到，也沒有繪製成地圖。嫦娥－1採取與其他國家不同的思路，搭載1台CCD立體相機和1台雷射高度計，兩者結合起來就能繪製成一張比較精細、全面的月球立體地圖，而美國的“克萊門汀”月球探測器曾獲得過75°（S）～75°（N）之間的110m解析度月球圖像，但不包括月球的南北極。嫦娥－1的X射線譜儀和γ射線譜儀可以為月球透視，探明了14種有用元素在全月球上的含量與分布特徵。比如關於氦－3，我們既驗證了美國人的說法，也有自己的獨特看法。美國人說月球上的氦－3資源量在1.0×10^6～5.0×10^6t左右，我們認為是偏向於低端的1.0×10^6t左右。如果用於未來核聚變發電，能夠滿足人類社會1萬年以上的能源需求。
無論從工程上還是從技術上，嫦娥－1都獲得了很大的成功，更重要的是通過這個項目培養鍛鍊了一批人才，平均年齡不到30歲，形成了我國深空探測的基本隊伍，現在所有的深空探測項目隊伍都是從這支隊伍慢慢擴展、壯大成長起來的。
嫦娥－1投入了14億元人民幣，包括了探測器、火箭、2個地面站等，僅相當於修建2km捷運的費用。國家當時投了20億元人民幣，餘下的6億又作了個備份，即嫦娥－2，因為科學實驗總要允許失敗。
