長征火箭開創(chuàng)深空探測新里程

　　中新網(wǎng)10月1日電 10月1日，嫦娥二號繞月探測衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心隨“長三丙”運載火箭發(fā)射升空，展開奔月之旅。這次發(fā)射，長征火箭刻就了中國航天史上一個新的里程碑：中國從此完全掌握了地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射技術(shù)，為后續(xù)探月及深空探測工程的開展架設(shè)了新的“天梯”。

　　發(fā)射前夕，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心二號發(fā)射塔架前，中國航天科技集團公司長三甲系列火箭總指揮岑拯說：“掌握地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射技術(shù)，意味著我國不但可以順利地推進‘落’和‘回’階段的后續(xù)探月工程，而且對我國今后有條件時進行火星、金星等深空探測活動奠定了堅實基礎(chǔ)。”

　　“二姑娘”和“三弟”的完美姻緣

　　如果把嫦娥二號衛(wèi)星比作“嫦娥”家族“二姑娘”的話，那么長三丙火箭就是長三甲火箭家族的“三弟”。嫦娥二號衛(wèi)星的發(fā)射，實現(xiàn)了“二姑娘”和“三弟”的完美聯(lián)姻，可謂創(chuàng)造了中國航天器不同家族的傳世佳話。

　　“說到這樁‘婚姻’，還是探月專家們做的‘媒’呢！”岑拯說。

　　我國發(fā)射嫦娥一號衛(wèi)星使用的是長三甲火箭，它是長三甲火箭家族的“大哥”。它的穩(wěn)定發(fā)揮為其贏得了“金牌火箭”的美譽。

　　相比于嫦娥一號衛(wèi)星，嫦娥二號衛(wèi)星增加了技術(shù)試驗分系統(tǒng)，身量增加了130多公斤。同時，專家們考慮到地月轉(zhuǎn)移軌道需要推力更大的火箭把衛(wèi)星奔月的初速度提高到近11公里∕秒。而長三甲火箭家族的“二弟”長三乙火箭是目前我國推力最大的火箭，對于總重不到3噸的衛(wèi)星來說有些“有力用不完”。而有著兩個助推器的長三丙火箭，正好可以滿足軌道和推力的要求。最終，我國的探月專家們決定把“二姑娘”許配給了“三弟”。

　　“除了考慮最有效地利用推力以外，專家們考慮的核心問題是火箭的可靠性�！贬�拯介紹，長三丙火箭自2007年6月首飛以來，已經(jīng)連續(xù)實現(xiàn)4次全勝的輝煌紀(jì)錄，而且該型火箭繼承了長三甲火箭和長三乙火箭多年來積累的可靠性經(jīng)驗，是我國可靠性最高的火箭之一。

　　打造更快捷的登月“天梯”

　　有人做過這樣形象的比喻：嫦娥一號衛(wèi)星采用的調(diào)相發(fā)射軌道猶如讓衛(wèi)星通過“走步梯”的方式，在星箭分離后依靠自身的動力達到奔月點，而嫦娥二號衛(wèi)星直接由火箭送入地月轉(zhuǎn)移軌道奔月口，好像坐的是“電梯”，一步到位。

　　這個比喻形象地說明了兩種發(fā)射方式的不同。

　　“嫦娥一號衛(wèi)星發(fā)射的時候，考慮最多的是首次飛行的成功要求，所以采用了火箭的常規(guī)發(fā)射方式。嫦娥二號衛(wèi)星發(fā)射時，一號衛(wèi)星已經(jīng)積累了成功的經(jīng)驗，所以就采用了新的發(fā)射方式�！贬�拯說。

　　新的發(fā)射方式對探月工程后續(xù)發(fā)展和深空探測具有非同一般的意義。

　　嫦娥二號衛(wèi)星總設(shè)計師黃江川介紹，對于月球探測和深空探測的航天器來說，其上天成本甚至是幾倍于同重量的黃金。因此，我國要想實現(xiàn)更大重量或者更遠距離的空間探測，必須最充分地利用火箭的推力，減少衛(wèi)星燃料的消耗。也正是從這個意義上說，長三丙火箭采用地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射嫦娥二號衛(wèi)星，實際上使我國月球探測和深空探測具有了一種全新的能力，打造了更快捷的“天梯”。

　　與此同時，這種地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射方式，可以大大縮短衛(wèi)星奔月的時間。相比于嫦娥一號衛(wèi)星，嫦娥二號衛(wèi)星的奔月時間縮短了一半還多，預(yù)計112小時(近5天)即可到達月球。

　　專家指出，嫦娥二號衛(wèi)星的發(fā)射成功，充分驗證了火箭直接把衛(wèi)星送上地月轉(zhuǎn)移軌道的技術(shù)和能力，將成為我國探月后續(xù)工程采用的軌道方式。

　　從“固定靶”到“移動靶”

　　“從原理上講，火箭發(fā)射的不同軌道只是火箭最終達到點和最終速度的不同。其實，軌道設(shè)計很復(fù)雜�！敝袊�運載火箭技術(shù)研究院總體部長三甲系列火箭主任設(shè)計師李聃介紹說。

　　地月轉(zhuǎn)移軌道的軌道設(shè)計要受到多方面因素的制約，其中主要包括火箭一級落區(qū)、測控覆蓋范圍和地月日三者之間的運動規(guī)律。

　　我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射的火箭，其一二級分離后，一級火箭的殼體和發(fā)動機按規(guī)定要落在云南省特定的區(qū)域內(nèi)。在這個區(qū)域，已經(jīng)形成了發(fā)射時人員撤離的慣例，對地面人員的安全容易管理。所以設(shè)計軌道時，必須把一級火箭的落區(qū)限定在原有特定區(qū)域。這使火箭在一級飛行時的軌道沒有“自由發(fā)揮”的余地。

　　第二個因素是我國發(fā)射測控網(wǎng)的限制。在現(xiàn)階段，我國的測控網(wǎng)主要包括三個部分，一部分是我國陸上建設(shè)的測控站，另一部分是通過合作可以使用的外國陸上測控站，還有一部分就是我國目前在役使用的幾艘測控船。這些不同的設(shè)施構(gòu)成了我國火箭發(fā)射時可利用的測控網(wǎng)。

　　火箭發(fā)射時，測控系統(tǒng)要對火箭進行實時測控。因此，其飛行軌道必須處于測控網(wǎng)覆蓋的范圍內(nèi)，這對一種新軌道的選擇形成了另一個很苛刻的限制。

　　第三個制約因素來自地月日的運動規(guī)律。地月轉(zhuǎn)移軌道要求星箭分離時，衛(wèi)星必須處在奔月軌道的入口處，否則只有通過衛(wèi)星機動的方式進行軌道調(diào)整，違背了節(jié)省衛(wèi)星燃料的最基本要求。所以，對于火箭來說，必須把衛(wèi)星準(zhǔn)確送入軌道的入口處。

　　李聃介紹，把衛(wèi)星準(zhǔn)確送入軌道的入口處，就意味著星箭分離時衛(wèi)星具有符合要求的初速度、太陽翼必須處于太陽直射光線下以便衛(wèi)星有足夠的能源。“發(fā)射的時間不同，軌道的入口也不同，同時太陽直射光線的角度也會發(fā)生變化�！崩畹⒄f，“所以，必須嚴(yán)密考慮地月日三者之間的相互關(guān)系和運動規(guī)律。相比于嫦娥一號衛(wèi)星發(fā)射時的火箭飛行軌道，本次發(fā)射由‘固定靶’升級為‘移動靶’，難度自然大大增加�！�

　　在嫦娥二號衛(wèi)星確定由長三丙火箭發(fā)射后，中國運載火箭技術(shù)研究院的專家認(rèn)真地設(shè)計了火箭的發(fā)射軌道。之后，又經(jīng)過來自全國的專家經(jīng)過多次反復(fù)核算，才最終確定下來。(陳全育)