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[信息] 嫦娥一号绕月探测工程的五大系统

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发表于 2008-12-4 16:02:54 | 显示全部楼层

嫦娥一号绕月探测工程的五大系统

嫦娥一号绕月探测工程的五大系统——卫星系统

绕月卫星工程系统是由绕月卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成。其中绕月卫星由中国空间技术研究院负责研制,被命名为嫦娥一号,选用东方红三号卫星平台,总重量2350千克,设计寿命一年;运载火箭由中国运载火箭技术研究院负责研制,选用长征三号甲,火箭全长52.52米,最大直径3.35米,运载能力为2600千克,已有10多次全胜发射记录;发射场系统由西昌卫星发射中心负责建设,选在西昌卫星发射中心,改建一系列的发射工位;测控系统由西安卫星测控中心和总装测通所负责建设,以我国现有的3频段航天测控网为主,辅以甚长基线干涉(VLBI)天文测量系统组成;地面应用系统由中科院空间科学与应用研究中心负责研制和建设,由数据接收、运行管理、数据预处理、数据管理、科学应用与研究五个分系统组成。 
    嫦娥一号绕月卫星 
    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,星体尺寸为2000毫米×1720毫米×2200毫米,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。所谓适应性改造就是在继承上的创新,突破一批关键技术。  
    嫦娥一号星体为立方体,两侧各有一个太阳帆板,最大跨度达18.1米,重2350千克,工作寿命一年。它将运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上。   
    该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。  
    根据我国探月卫星工程的四大科学目标,在嫦娥一号上搭载了8种24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。 

 楼主| 发表于 2008-12-4 16:10:52 | 显示全部楼层
<div id=DetailsTitle>嫦娥一号绕月探测工程的五大系统——运载火箭系统 </div>
<div align=center></div>  长征三号甲火箭 
  按照计划,嫦娥一号将用长征三号甲火箭发射,并进行必要的适应性改造。 
  1994年2月8日,长征三号甲火箭发射成功。其第1、2基本上与长征三号的第1、2级相同,只是结构尺寸有某些改变,如尾翼加大、贮箱增长等。其第3级则采用了新的大推力氢氧发动机,即装有液氢液氧低温推进剂的3米大直径第3级,采用了许多先进技术,并攻克了数字化小型控制系统、动调陀螺四轴平台、冷氦加温增压系统、推进剂利用系统和用氢气气动机作动力的双向摆动伺服机构等关键技术,可将2.6吨有效载荷送入地球同步转移轨道。由于拥有更灵活先进的控制系统,长征三号甲火箭可以在星箭分离前对有效载荷进行大姿态调姿定向,并提供可调整的卫星起旋速率,因而具有很强的适应性。 
  根据设计,嫦娥一号将由长征三号甲发射到近地点200千米、远地点5.1万千米的超地球同步转移轨道,火箭必须能够精确地将探测器送入这一预定轨道,才能准确完成预定的探测任务。为了满足探月卫星的特殊要求,对长征三号甲火箭控制系统增加了单机和线路的备份,确保火箭飞行过程中不出现任何偏差,万无一失。 
    选择长征三号甲主要考虑到它是“长征”系列火箭家族中发射成功率最高的成员之一。由于该火箭拥有更灵活先进的控制系统,可以在星箭分离前对有效载荷进行大姿态调姿定向,并提供可调整的卫星起旋速率,因而具有很强的适应性。 
 楼主| 发表于 2008-12-4 16:11:35 | 显示全部楼层
<div id=DetailsTitle>嫦娥一号绕月探测工程的五大系统——发射场系统 </div>
<div align=center></div>  西昌卫星发射中心 
  由于嫦娥一号是用长征三号甲发射到地球同步转移轨道,所以它将从西昌卫星发射中心启程,这里具备了探月飞行器起飞的条件。 
   西昌位于四川省西南部,自古人们在西昌能经常观赏到分外明亮皎洁的地球卫星——月亮,故西昌以月亮城的美称闻名海内外,这说明西昌在历史上就与月亮有缘。 
   西昌卫星发射中心组建于1970年12月29日,是中国规模较大、设备技术先进的新型航天器发射场。1984年11月,中心正式对外开放。 
   西昌卫星发射中心是中国三大卫星发射中心之一。发射月球卫星选在西昌发射中心,较酒泉、太原卫星发射中心具有独特的地理优势。西昌卫星发射中心座落在东经102°、北纬28°,所处纬度低,可以充分利用地球自转的附加速度,节省运载工具的能量消耗。 
    自1984年首次发射至今,西昌卫星发射中心已执行40多次任务,取得举世瞩目的辉煌成就,创造了我国航天史上第一个发射外星、第一个发射试验通信卫星、第一个发射实用通信卫星等多个第一。 
 楼主| 发表于 2008-12-4 16:12:40 | 显示全部楼层
<div id=DetailsTitle>嫦娥一号绕月探测工程的五大系统——测控系统 </div>
<div align=center></div>  由于旅途遥远,所以测控系统尤为重要。嫦娥一号的测控系统以我国现有的S频段航天测控网为主,辅以甚长基线干涉仪天文测量系统组成,并进行必要的适应性改造。 
  嫦娥一号卫星不仅需要对月球进行全天候的观测,还需要把太阳能电池板始终对准太阳,同时又要把传送天线对准地球。目前,我国在上海佘山和乌鲁木齐分别拥有一个直径25米的天线,它们只能有4~6个小时可以用来接收卫星上的信息。为了嫦娥一号计划的顺利实施,我国将在北京和昆明分别设两个直径为50米(国内最大的)和40米的天线。这样在我们的国土上,可用4个天线交叉干涉对近40万千米远的嫦娥一号进行测控,并为应对外界的干扰因素、意外因素,留有应急的能量。 
   嫦娥一号探月卫星飞近月球,距离地球已达30多万千米。在这样远的地方,要控制嫦娥一号正常稳定运行,准确向地面发回探测数据,必须要架起远程测控的桥梁,地月飞虹保证远程通信畅通无阻,让地面飞行控制中心随时掌握和控制嫦娥一号的工作进展情况。   
   目前我国的绝大部分卫星距离地面在4.2万千米以内,极少数卫星离地面最远距离也不过8.5万千米,都属于“近程”的范围;在嫦娥工程中,嫦娥一号探月卫星距离地面最远可达44万千米,是地球同步卫星距离地面的10倍以上,属于“远程”范围。所以自地面到月球轨道上的嫦娥一号之间的测控通信,称为远程测控通信。
 楼主| 发表于 2008-12-4 16:13:22 | 显示全部楼层
<div id=DetailsTitle>嫦娥一号绕月探测工程的五大系统——地面应用系统 </div>
(2008/05/14)
<div align=center></div>  嫦娥一号绕月卫星工程的地面应用系统包括月球探测卫星运行管理中心、数据接收中心及科学数据处理和研究中心三个部分。   
    运行管理中心是地面应用系统的神经中枢,负责对嫦娥一号卫星上的8种24件的科学探测仪器进行指挥调度,保证仪器有序工作,以免“撞车”现象。比如,下达指令给卫星上的照相机什么时候睁开眼睛工作、给月球拍照,什么时刻闭上眼睛给照相机充电,都要通过地面系统来发出指令。它也是地面应用系统业务的运行中枢。技术人员使用这里的硬件与软件设备,对整个地面应用系统进行控制,并调度地面应用系统运行。   
  数据接收中心负责接收嫦娥一号送回地面的科学数据。嫦娥一号卫星工作在38万千米之外,所以数据信号传输的衰减量大,传输的时间延迟也长,地面能够接收到数据的地域覆盖率低。为了能够接收从遥远的嫦娥一号卫星上传来的数据,地面应用系统建设了两座国内最先进的深空探测地面站:密云地面站和昆明地面站。这两个站拥有我国目前口径最大、接收能力最强,并集深空探测卫星数据接收和射电天文观测与研究为一体的50米天线和40米天线。 
    通过天线接收下来的信息只是一些二进制的数据,不能供给科学家直接进行科学研究,所以需要把这些二进制的数据转换成能够被科学家进行科学研究的图像、谱线等数据。经过预处理之后,本来非常抽象的探测数据变成科学家能识别的标准数据产品,但这些产品还不能成为公众所能理解的成果,需要对这些数据产品进行“深加工”,加工成能够很直观地反映月球表面各种特征的图件,例如我们期望看到的月球表面的“立体地图”、岩石类型的分布图等等。这个工作是由科学数据处理研究中心最终完成的。 
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