近月制動
嫦娥一號衛星在地月轉移軌道上經過114小時的“長途跋涉”,來到距月球約200公里的近月點時,衛星飛行速度達到每秒約2.4公里,如不及時有效制動,衛星將飛離月球,與月球的再次交匯將更加困難。如果制動量過大,將會撞擊月球。因此,第一次近月制動具有極大的挑戰性和風險性,直接關係飛行任務的成敗。這次近月制動成功,為嫦娥一號最終進入“使命軌道”進行科學探測活動奠定了堅實基礎。同時,也表明我國已具備對距地球38萬公里衛星進行精確測控的能力,標誌我國航天測控水平有了新突破。
“近月制動”就是當衛星或探測器飛行到月球附近時,它相對月球的速度要大於月球2.38公里/秒的逃逸速度,如果不減速,衛星或探測器將飛離月球。因此,要實現繞月飛行,必須進行制動,要剎一下車,將飛行速度降低到月球逃逸速度以內,從而被月球引力捕獲。近月制動是衛星或探測器飛行過程中最關鍵的一次軌道控制。
嫦娥三號的近月制動方式與嫦娥一號、二號不同,採用變推力的7500N發動機,只一次點火就實現環月圓軌道飛行,而嫦娥一號、二號都使用490N發動機通過點火制動才分步實現環月圓軌道飛行。
2010年10月6日10時30分,“嫦娥二號”伸展筋骨,開始了制動前熱身——調整姿態,衛星的490牛發動機耗時25分鐘,在太空中翻了個“跟斗”,為降速做好準備。上午11時06分35秒,北京航天城飛行控制中心發出第一次制動指令,“嫦娥二號”放緩疾行的腳步,運行速度慢慢降到2.4公里/秒以下。據介紹,月球的引力只是地球的六分之一,速度快了衛星可能飛跑,速度過慢衛星可能會撞上月球。1942秒後,“嫦娥二號”被月球捕獲,進入環月軌道,它立即關閉490牛發動機,回到巡航狀態。
近月制動是嫦娥三號飛行過程中一次關鍵的軌道控制。探測器飛臨月球附近時,其相對速度高於月球逃逸速度,如不能有效減速制動,探測器將飛離月球;而如果減速過大,探測器則將撞向月球。
與嫦娥一號、二號任務分步實施近月制動不同,這次制動使用新研製的器載發動機,採用一次制動達到目標軌道的控制策略,任務風險和難度更大,對探測器控制能力和測控系統的測量精度提出了更高要求。經過探測器系統、測控通信系統協作攻關,突破了一系列設備研製和軌道控制難題,確保了近月制動圓滿成功,為嫦娥三號最終實施月面著陸和巡視探測活動奠定了基礎。
難點關鍵
難點和關鍵就是精準,因為控制量、制動量如果小了,探測器與月球擦肩而過,就飛離了月球了,就不能形成這么一個環月軌道,也就不能被月球捕獲。如果這個制動量過大,探測器就會與月球相撞,也不會形成環月軌道,所以整個近月制動的難點在精準,軌道要測得準,控制參數要計算得準,探測器也要執行得準,這其中有任何一個環節出問題,都可能導致失敗不會被月球捕獲,不是飛離了月球,就是會被月球撞上。