西安衛星測控中心幫助"嫦娥"三次"剎車"捕獲月球軌道

專題:嫦娥二號衛星探月之旅

　　10月1日18時59分57秒，隨著一聲驚天轟鳴，巨型運載火箭噴射出一團桔紅色的烈焰，托舉著嫦娥二號衛星拔地而起，直刺蒼穹……

　　此次嫦娥二號任務中，西安衛星測控中心（簡稱西安中心）及所屬喀什測控站、青島測控站、廈門測控站以及智利聖地亞哥站將完成衛星在軌壽命期間的全程監測，拉開嫦娥二號征戰太空的恢宏序幕。

　　“嫦娥”升空：快速定軌

　　“關閉各類信號源、塔上應答機，天線置於等待點。”

　　“功率上天線。”

　　“一分鐘準備，各號開始記盤。”

　　“各號密切監視設備。”

　　全體參試人員屏住呼吸，全神貫注。突然，頻譜儀上信號的閃動瞬間打破了南海之濱廈門測控站寧靜的夜空。

　　“廈門測控站發現目標。”

　　“廈門測控站雙捕完成。”

　　“廈門測控站跟蹤正常，遙測信號正常。”

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　　當嫦娥二號騰空而起之時，廈門測控站開始對發射段火箭跟蹤測量、火箭遙測接收、衛星跟蹤測量和衛星遙測接收，向衛星發送遙控指令。

　　此時，西安中心大廳內早已經處於高度警戒狀態，他們將處理各測控站送來火箭遙測和外測數據，監視火箭飛行狀態，向北京航天飛行控制中心（簡稱北京中心）轉發遙測數據的處理結果。

　　10月1日19時26分，星箭分離，嫦娥二號進入到近地點高度為200公里、遠地點高度為380000公里的地—月轉移軌道。

　　智利聖地亞哥測控站隨即對衛星進行跟蹤測量、接收衛星遙測數據，向衛星發送遙控指令，向北京中心和西安中心傳送各類測量數據。由於此次火箭是直接把衛星送入地—月轉移軌道，數據弧段短，快速定軌成為嫦娥二號任務對測控技術的嚴峻考驗。

　　西安中心廣大科技人員緊密配合北京中心，在短短10分鐘內就完成了衛星的快速軌道確定，實現了超大橢圓軌道的短弧定軌。

　　前期備戰中，西安中心軌道室針對此次定軌難度大的特點，做了大量倣真試驗，認真分析各種觀測數據，及時發現並標定各種系統誤差，對軌道選優原則進行了適當調整，制定出最佳定軌策略。西安中心軟體室還通過各種新型測量手段減少測量誤差，提高定軌精度。

　　10月1日19時56分，智利聖地亞哥測控站成功向嫦娥二號發送了太陽帆板展開指令。

　　緊接著，嫦娥二號又根據智利聖地亞哥測控站轉發的指令，成功完成定向天線展開和動量輪啟動等遙控指令發送任務。

　　“嫦娥”奔月：中途修正，X頻段試驗

　　“青島（喀什）發現目標。”

　　“雙向捕獲。”

　　“距離捕獲！”

　　測控接力棒傳到了青島測控站，青島（喀什）測控站的技術人員們從容不迫地開始工作。

　　“雙捕完成！”伴隨著調度口令的結束，青島（喀什）測控站也取得了第一個階段性的勝利。

　　青島測控站和喀什測控站是此次嫦娥二號任務的主控站，將參加衛星入軌後整個壽命期的測控任務，對衛星進行跟蹤測量，接收衛星遙測數據，向衛星發送遙控指令，向北京中心和西安中心傳送各類測量數據。

　　為了糾正火箭的偏差，在“嫦娥”奔月的漫長旅程中，喀什測控站和青島測控站將根據北京中心的指令，在嫦娥二號入軌後，對其進行遙控、數據注入，進行中途修正。

　　在奔月過程中，嫦娥二號飛行測控將首次驗證我國新建的X頻段深空測控體制。任務前夕，西安中心就為青島測控站和喀什測控站列裝了新研製的S/X雙頻測控設備，此次這兩台設備將首次參加任務，既要支持衛星的多次關鍵控制過程，還要進行X頻段深空測控體制試驗。

　　X頻段深空測控體制試驗的成功實施將使無線電傳輸信號頻率大大提高，遠距離測控通信效果更好、測量精度更準、信息容量更大、抗干擾能力增強，是我國邁向深空探測的重要一步。

　　“嫦娥”捕月：三次“剎車”，一次平面機動

　　在月球捕獲軌道段，衛星主要測控事件是完成軌道近月制動、太陽捕獲、巡航姿態建立等，主要由喀什測控站和青島測控站分別完成。

　　當嫦娥二號到達距離月球表面100公里高的近月點時，青島測控站和喀什測控站將在北京中心的指揮部署下，對衛星進行第一次近月制動，如同汽車行進中踩“剎車”一樣，使衛星捕獲月球，進入環月大橢圓軌道。

　　此後，再經過1次軌道平面機動和2次“剎車”，嫦娥二號最終進入高度為100公里的環月圓極軌道，這3次“剎車”和1次軌道平面機動均由青島或喀什測控站來完成。

　　由於在衛星環月軌道平面機動和第2次“剎車”期間，存在日淩現象對地面測控産生影響，太陽和月球相對地面測控站的夾角較小，太陽噪聲可能會對地面測控産生干擾。為此，西安中心科技人員綜合利用各種數據，保證衛星軌道控制過程監視的及時性和準確性。

　　“嫦娥”環月：一次降軌，一次升軌

　　嫦娥二號在100公里的環月軌道上調整並運行一段時間，當經過虹灣附近時，將在月球背面，高度為100公里的環月運行軌道上進行1次降軌控制，使近月點高度降低為15公里，並在虹灣上空進行2天的科學試驗；試驗結束後，衛星要在月球背面再安排1次升軌控制，重新回到長期繞月運行軌道。

　　由於衛星環月運行高度只有100公里，近月點高度最低只有15公里，月球非球形引力對軌道攝動影響較大，加之月球表面有很多環形山，最高的環形山達到9000米高，比珠穆朗瑪峰還要高。軌道低，環境複雜，對精密定軌技術是一次實戰檢驗，西安中心需要提高軌道改進和預報精度，為高質量的月球探測任務提供保障。

　　為避免衛星撞月的危險，早在2002年，西安中心軌道計算工程小組就對“嫦娥”任務展開攻關，相繼破解航天測控網的五大技術難題，在國內率先研製出了具有自主知識産權的“環月軌道段精密定軌軟體”，經過與美國“月球勘探者號”實測數據和標準軌道驗證，定軌誤差小于2米。

　　此次，西安中心還對軌道計算軟體採用了多項技術改進措施，應用了相關數據提高嫦娥二號測控精度。

　　嫦娥二號在100公里圓軌道和15公里軌道的近月點處，青島測控站或喀什測控站將會為其進行成像數據注入，使衛星通過配置的降落相機，分別對嫦娥三號衛星的預選著陸區進行成像試驗，為嫦娥三號衛星月面軟著陸做準備。

　　當嫦娥二號完成這一系列試驗測試後，又將重新回到高度為100公里的環月近圓軌道，在這個軌道上運行半年。在嫦娥二號任務後期，西安中心還將在嫦娥二號上進行相關技術試驗，提高測控精度，為我國嫦娥工程和深空探測提供第一手資料。（本報北京10月7日電）