嫦娥三号发射窗口相关概念
嫦娥三号卫星的发射窗口共6个,从2013年12月2日至4日,每天两个。其中,第一窗口宽度为4分钟,第二窗口为1分钟。西昌卫星发射中心副主任赵民说,发射场在发射前已制定了6套发射方案。
“发射窗口是根据任务本身的要求及对诸多外部限制条件的综合分析最终确定的。”赵民说,如地日月的运动规律、太阳对飞行过程中能源采集的影响。
影响月球探测器发射窗口的外界因素,首先是月球轨道运行条件。由于太阳、地球和月球相对位置在不断变化,月球探测器要与月球接近或相遇,必须在地球与月球处于一定的相对位置之前或之后的某个时间区间内,瞄准正在运动的月球进行发射,这个时间区间就是发射窗口。如果错过这段时间,地球与月球之间的相对位置发生变化,发射窗口和飞行路线也随之改变。
“月球探测器的发射窗口还受发射方向、地面跟踪与测控条件、气象条件等的限制。”此外,由于航天器承担的任务、安装的仪器、设备使用的要求不同,对运载火箭发射窗口提出种种要求和限制条件,必须综合考虑。
长征三号乙增强型火箭的相关技术参数
承担此次嫦娥三号探测器运载任务的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,嫦娥三号怀抱玉兔奔月之旅将舒适安全。
可靠:身经百战成功把握大
与嫦娥一号发射用长征三号甲火箭、嫦娥二号发射用长征三号丙火箭不同,嫦娥三号采用了长征三号乙增强型运载火箭。为什么选择长三乙增强型火箭,它有何“过人之处”?
“嫦娥三号探测器比嫦娥二号重了1吨多。本次发射具有多窗口、窄窗口的特点。要把嫦娥三号直接精确送入地月转移轨道,可靠性要求更高。”嫦娥三号月球探测器火箭系统总设计师姜杰说。虽然长三乙火箭已是“身经百战”,但为确保嫦娥三号完美落月,科研人员对火箭开展了六大专项技术攻关。
长三甲系列火箭总设计师兼总指挥龙乐豪表示,虽然是首次实施航天器落月,但这次成功的把握比较大,因为嫦娥一号、嫦娥二号已经做了不少试验。比如,原来卫星在距离月球200多公里的高度飞行,后来有意识地降轨,降到距离月球100公里,最后降到离月球表面只有15公里。然后再把它们拉起来,再回到200多公里。
有劲:4助推器运载能力强
长三乙本已是我国运载能力最强的火箭,而长三乙增强型火箭的运力又得到进一步提升。长三乙增强型火箭是三级捆绑式火箭,在长三甲基础上捆绑了4个助推器,运载能力远高于长三甲和长三丙。高耸的箭体直径3米多,高56.4米,相当于20多层楼。
此外,嫦娥三号能成功降落到月面的关键是其可变推力的主发动机。该发动机推力可在复杂的降落过程中灵活调节,以确保嫦娥三号能迅速、安全地在月球上软着陆。而嫦娥一号、嫦娥二号的主发动机推力不可变,且推力比嫦娥三号小。
舒适:特制座椅能稳稳坐好
相比于嫦娥二号,嫦娥三号的结构与尺寸发生了较大变化。根据嫦娥三号的身材,科研人员研制了“一人高”的大尺寸“座椅”——探测器支架适配器,让嫦娥三号能够稳稳地“坐”在上面,大大增强了飞月的“舒适性”。“从方案论证到初样再到正样,火箭系统通过应用新技术进行软硬件升级,目前是最新版本。
精准:两只眼睛保精确入轨
长三乙增强型火箭把嫦娥三号探测器直接发射至近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道。与嫦娥二号任务相比,嫦娥三号的入轨精度要求提高了三倍多。
控制系统相当于人的大脑。为了准确入轨,科研人员采用双激光惯组加卫星导航修正的复合制导技术,相当于给火箭安了“两只眼睛”。一只眼睛使火箭按照设计好的轨道飞行,另一只眼睛精确计算最佳途径,并随时修正。
“玉兔号”带国旗登月
从美国“阿波罗”计划后,世界上新的月球探测热潮已悄然生成,各国都争先将自己的国旗插上月球。
嫦娥三号携带多种有效载荷并有二个目标
一是工程目标。怎么从地面到月球,着陆在月球,这是我们工程要解决的问题,我们要有这个能力;二是科学目标。嫦娥三号配置了多种科学载荷,一是光学望远镜,利用它在月球上看天体。月球看天体比我们在地上看天体,研究太阳系,研究宇宙,或者研究我们的星球要好,因为大气层对我们影响大,月球没有大气,清晰度非常高。
月球与地球时间的区别
月球它是14天白天,14个黑夜,一个月球日是相当于28个地球日。所以利用这些设备在同一个地点,可以长时间观测某一个天体,或者某一个天区。这对我们认识太阳系,认识天体还是很有科学价值。美国的哈勃望远镜,在几千公里轨道上看天空,而在月球上看的更远。嫦娥三号携带了测月雷达,月球向外30米,或达100米左右,我们要观察月亮的组成,这些都是科学目标比较典型的。
嫦娥三号的能源
根据美国人和我们“嫦娥一号”、“嫦娥二号”科学探测结果,确实认为月球上氦3比较丰富,当然还有其他很多金属。有些化学元素比如氦3是地球上所没有的。“嫦娥一号”、“嫦娥二号”探测结果认为,月球上有一百万吨到五百万吨,也有科学家算过,它用于核聚变,以1992年全世界的用电量为基准只要能够有8吨氦3就可以解决全世界的能源问题。
嫦娥三号月球车和探测器的寿命
留在月球上的月球车和探测器,目前设立的目标是,着陆器在月球工作一年,月球车在月球工作三个月。我们希望它能够实现这个寿命,也可能超过这个寿命,就像“嫦娥二号”一样。“嫦娥二号”我们设定的寿命是半年,现在还在工作,都三年多了,而且飞了6200万公里,如果不出意外,“嫦娥二号”17年过后,还可以返回到地球附近。因为它现在是绕着太阳运营。设计寿命是一个方面,你设计的好它会远远超过这个寿命。
月球车或着陆器的寿命
月球车或着陆器的寿命,跟月球的环境有关系。月球主要是温度,月球正面是120度,在月球背面是零下180,加起来是300度,要适应这个环境变化,恐怕还是有相当的难度,我们尽量让它工作时间长一点。它工作过后,后面不打算拿回来了,也不可能把它拿回来。停留在月球上,就要看它最后的生存能力,最后可能是要工作一段时间,能源耗尽或者其他方面的原因,或者某一个部件损坏,都有可能导致它不能工作。
嫦娥三号携带的五星红旗留在月球表面
嫦娥三号月球车和着陆器上都印有五星红旗,不是将五星红旗插在月球上面。
美苏日都曾将国旗插上月球表面
按联合国公约里的规定,月球是人类共同的财产,禁止任何国家声称对月球拥有主权。但美苏日等各国为了争夺月球资源,都争相将各国国旗插上月球。
美国曾于40多年前先后6次登上月球,每次都插上一面美国的国旗。1969年7月,“阿波罗”11号飞船载着三名宇航员飞往月球,美国政府当时要求美国宇航员登上月球后,在月球表面插上美国国旗。让宇航员们为难的是,狭小的登月舱内根本没地方存放这面带着旗杆的国旗,最终,一位工程师想了个办法,将这面仅花了5美元的旗子绑在登月舱的一个梯子上。就这样,这面美国国旗被带到了月球上。
前苏联于1959年9月12日发射无人月球探测器月球2号,它是世界上第一个在月球表面硬着陆的航天器,它装载了基本相同的科学仪器,重量390千克,还带上了前苏联国旗。
2002年,日本发射“月球”- A探月器,它进入月球轨道后向月面投放3个研究月震的穿透器,并将自己国家的国旗插在月球上面。
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