嫦娥二號與一號“奔月”軌道有何不同

作者：蘇建敏  北京航空航天大學宇航學院飛行器設計專業博士生

    探月衛星的軌道一般分為三段，繞地球旋轉段、飛向月球段和繞月旋轉段。嫦娥一號是我國第一顆探月衛星，在軌道設計上也是採用最可靠的方式，在最終飛向月球之前，先繞地球不斷旋轉，逐漸提升衛星速度，等待飛向月球的時機。而嫦娥二號則是直接由運載火箭發射到飛向月球的軌道，沒有繞地球旋轉軌道。

    繞地球旋轉軌道的作用之一就是增加發射時機的可選擇性，假設衛星按照正常的日期發射，預計在調相軌道上等待3天，那麼如果發射由於天氣原因或者其它原因導致推遲發射，那麼在調相軌道上等待時間少於3天的話，同樣有到達月球的機會。繞地球旋轉軌道的作用之二就是提高衛星飛向月球軌道的精度，由於衛星在調相軌道上是多次施加脈衝提高速度，後面的脈衝會根據較前的脈衝進行修正，相比于一次性加速，進入飛向月球的軌道更準確，因此嫦娥一號在長達5天的飛向月球的過程中只做了一次很小的軌道修正。

    嫦娥一號沒有直接用火箭送入飛向月球的軌道最重要的原因在於當時的長征三號火箭運載能力不夠，還需要衛星自身進行調整和加速。嫦娥二號此次選擇直接由火箭送入飛向月球的軌道，能夠花儘量少的時間到達月球，是為了以後的載人登月做準備，也足見設計者對長征三號火箭的信心，和對嫦娥二號軌道測控精度的信心。

    嫦娥二號環月軌道高度選擇100公里而不是嫦娥一號的200公里，是由於嫦娥二號要為三號的登月做準備，需要月面更高分辨率的圖像，因此採用更低的軌道。相比于200公里軌道來説，100公里高度的軌道需要的軌道維持燃料更多，由於月球密度分佈不均勻，月球表面有眾多引力異常區域，造成越靠近月球表面受到的影響就越大。有研究表明100公里軌道的月球衛星如果不施加控制，會在半年內撞擊月面。由於需要不斷進行軌道維持，對嫦娥二號的測控提出了更高的要求。

作者簡介：蘇建敏，現為北京航空航天大學宇航學院飛行器設計專業博士生，曾參與211重點建設項目“衛星動力學與控制倣真系統”，參與中國空間技術研究院的技術改造項目“XX衛星姿軌控/推進倣真中心計算機研製”，參與航天東方紅衛星有限公司的“XX衛星姿軌控設計與開發技術支持”。參與編寫了《衛星姿態控制動態模擬技術》專著，申請了多項發明專利。