| 专家盘点中国探月技术难关 非近地飞行器可比 | |
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| http://jczs.sina.com.cn 2004年11月25日 10:25 科学时报 | |
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欧阳自远：中国完全具备月球探测能力 若是从时间上回答，很多人都能给出答案——2007年！在国防科工委不久前公布的探月时间表里，“嫦娥”一号将于2007年进行首次绕月飞行，从而正式迈出中国探月第一步。
但若将其作为科学问题来解答，连探月工程首席科学家欧阳自远也无法将其量化。欧阳院士在正在海南博鳌召开的中国科协2004年学术年会上接受记者采访时描绘了“嫦娥”一号的科学目标，他说，“嫦娥”一号飞天后，科学家期望能借此获取月球表面三维影像、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点、探测月壤特征与厚度、探测地月空间环境。但当记者问及为达到上述目标，现阶段“嫦娥”一号研制过程中究竟还有多少技术难关时，欧阳院士直摇头：“我实在无法将其量化。” 欧阳院士说，我国启动探测月球工程已经论证了10多年，而他也从20世纪60年代开始研究月球。他认为，我国完全具备开展月球探测的能力，也完全有能力完成对月球的精细研究。 他认为，我国已经建立起了完整配套的航天工程体系，这些基础设施和研制条件为我国开展月球探测工程奠定了必要的物质基础。其中，东方红—3号可作为月球探测卫星平台；长征—3甲运载火箭可满足发射月球探测卫星的要求；我国现有的S频段航天测控网，可完成首期月球探测的测控任务。从以上条件看，我国具备了月球探测数据的接收、处理和解译能力。 “上个世纪，当美国、前苏联都迈向月球的时候，中国还没有这个能力。所以，我们起步晚了。但是，今天的中国，一切都在发生着深刻的变化。我们一年的国民生产总值达到十几万亿，中国的综合国力在增强，中国的科技在发展，中国也培养出了大批科技人员，中国普通老百姓的生活水平也大幅度提高，我们已经有条件有能力走向月球。”欧阳院士满怀信心。 叶培建：所遇难点非近地飞行器可比 中国空间技术研究院的叶培建院士在分会场所作的报告中也指出了“嫦娥”一号的技术难点。 叶培建院士谈到，与现有所有卫星与飞船不同，我国第一个月球探测器——“嫦娥”一号需要从地球奔向月球(约38万公里至40万公里，目前我国航天器所达到的距地球最远距离为7万公里)并绕月飞行一年，必然会遇到过去近地飞行器所未遇见过的一系列技术难点，包括： ——如何选择一条合适的地月转移轨道，实现从地球到月球的飞行，继而准确进入预定的环月轨道，并在异常复杂的月球引力场下维持轨道。这需要进行地月转移轨道的分析求解、建立中途修正的数学模型、研究利用调相轨道扩大发射窗口的能力、进行轨道高度控制策略和优化设计等； ——由于测控和通信需基于现有的基础条件完成，在没有大天线的前提下，要完成38万公里的测控和数据传输就需研究现有测控体系的适应性及与天文测量VLBI系统联合使用的可能性，卫星必须作出较大贡献，要研制高增益的两自由度定向天线，同时要配置高增益的全向天线； ——卫星从发射到奔月、继而环月，要经历多次复杂的轨道和姿态机动，而且有几个机动点在时机上是唯一的，风险很大。另外整个系统是个复杂的三体定向问题对地球、对月球、对太阳，使卫星的制导、导航与控制十分困难，除继承已有的硬、软件技术外，卫星的GNC系统设计将更加复杂，可靠性要求更高，并要研制新型的紫外敏感器以解决对月敏感的新问题； ——卫星的全寿命过程，其外热流变化很大，有的面在一段时间是朝阳面，另一段时间又是背阳面，使得热控在卫星功率有限、重量有限的前提下很难设计，拟采用被动为主、主动为辅的方式，充分利用现有成熟技术，适当采用新技术，辅以卫星姿态机动等办法解决； ——由于卫星与太阳光线入射的位置关系，其能源波动极大，在一定时刻将无法满足卫星能源需求，解决的办法是调整卫星飞行姿态，采用正飞、侧飞交替的模式来改变太阳光入射角度，从而保证能源需求。 探月工程在实现了第一步绕月探测之后，将发射一个飞行器着陆于月球表面，这个着陆器能对着陆区周围进行探测，并从该着陆器上释放出一个月球表面探测车在月面行走和进行探测，针对这一任务，还会碰到一系列技术问题。 设想中的登月火箭动力系统 探月的最终目的是登月，是为了开发和利用月球的宝贵资源。继20世纪60年代的美苏探月竞赛以来，90年代又掀起第二轮探月高潮。航天大国均提出了各自的探月计划。在可供人类登月的运载火箭和所需的发动机中，美国研制了土星V火箭，起飞质量为2910×103kg，主发动机推力达到6770kN；前苏联在N-1火箭失败后研制了能源号火箭，起飞质量为2400×103kg，主发动机RD-170的推力达到7259kN。中国航天科技集团第11研究所研究员丁丰年、张小平在他们的报告中阐述了中国登月火箭的动力系统。 与美俄等航天大国比，我国现有最大的火箭起飞质量为460×103kg，发动机最大推力只有750kN，即使是正在研制的新一代大型运载火箭起飞质量最大为780×103kg，主发动机推力也只有1200kN，与登月尚有较大差距。 丁丰年和张小平认为，未来我国的登月火箭应具备推进剂环保、可靠性高、性能高、成本低的特点。火箭可分三级，其中一级由1个中心模块捆绑4个模块而成，每个模块采用两台发动机；二级采用4台发动机；三级采用两台发动机。在这个方案中，二、三级发动机为我国新一代大型运载火箭的发动机，关键技术已基本突破，计划在2005年～2006年研制成功。 作者：保婷婷 |
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