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嫦娥二号

来源:中文百科专业版 VIEW: 发布时间:2020-05-29

嫦娥二号卫星三维模型图

嫦娥二号拍摄的月球第谷环形山区域

嫦娥二号飞行过程示意图


嫦娥二号,即嫦娥二号探测器,或称嫦娥二号卫星,是中国第二颗探月卫星,也是中国探月工程二期的技术先导星,由中国空间技术研究院研制,是中国第一颗探月卫星嫦娥一号卫星的备份星,沿用东方红三号卫星平台。2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心由长征三号丙运载火箭成功发射升空,顺利进入地月转移轨道。

嫦娥二号验证了探月工程二期部分关键技术,深化了月球科学探测,详细勘察了嫦娥三号预选着陆区虹湾,并在完成任务后继续探测宇宙,由探月卫星变为中国首颗太阳系人造小行星。嫦娥二号完成预定任务后,先后飞到距离地球150万公里外的日地拉格朗日L2点探测,接着飞到距离地球700万公里外,与图塔蒂斯小行星“战神”擦肩而过,继而飞向更遥远的太空。2014年嫦娥二号和地球的距离突破一亿公里,创造了中国航天器最远飞行记录。

设备与性能

嫦娥二号卫星系统有总体、综合测试分系统和结构、热控、制导/导航与控制(GNC)、推进、供配电、数据管理、测控数传、定向天线、技术试验(工程载荷)、有效载荷等13 个分系统。卫星发射质量2480kg,干重1169kg,携带166kg 载荷(含136kg 有效载荷和30kg 工程载荷)。

根据运载的发射能力,嫦娥二号卫星发射重量相比嫦娥一号增加了130kg,燃料能够提供约2.3km/s 的总速度增量;在测控数传能力方面,使用了LDPC编码功能,相比卷积编码提高增益约2.5dB;新增了工程载荷数据传输通道,设计了最低为23.4375kbps的多档码速率,可支持距地2000万千米以远的数据传输。在机动飞行能力方面,在基于高精度加速度计的轨道控制技术基础上,在加速度计的测量区间、姿态控制补偿、燃料量预估等方面进行设计改进,提升轨道控制精度;采用实时和延时强制卸载手段,实现姿态与轨道的耦合控制;使用自主惯性对准功能,提高了轨道控制自主性;设计新增大推力轨道维持功能,在保证可靠的前提下,提高了控制精度和自主性。此外,将推进系统工作寿命从3个月提升到6个月以上。

搭载设备

嫦娥二号技术试验分系统主要完成X 频段深空应答机、轻小型化CMOS相机等新技术在轨验证。其中,X频段星载测控子系统,主要用于完成面向深空应用的X频段测控体制验证。核心产品为X频段高灵敏度数字化测控应答机。采用综合电子技术,新研制了数据处理单元,主要完成新增设备的配电、遥测、遥控、数据存储、复接控制等功能,并在轨验证电子设备集成化技术。视频子系统研制了多台轻小型相机,用于飞行过程中关键事件的监视成像。

工作历程

2010年10月2日12时25分,嫦娥二号顺利实施了第一次中途修正控制,采用490 N 大推力,开机时长70 s,速度增量16m/s。控制结果准确,满足卫星进入月球使命轨道入口点要求,取消了预定的后两次中途修正。

2010年10月2日凌晨3点39分左右,嫦娥二号完成第一次地月成像。

嫦娥二号验证了直接地月转移轨道设计与飞行技术,转移时间由12 天缩短为5 天。在嫦娥一号的基础上,设计改进得到验证:控制精度提高,控制自主能力增强,共节省推进剂207 kg。首次成功验证了紫外导航、CMOS 视频小相机成像等先进技术。首次获取了完整的地月空间环境探测数据。

2010年10月6日上午11时06分35秒,北京航天飞行控制中心发出第一次制动指令,1942秒后,嫦娥二号被月球捕获,进入环月轨道成功实施第一次近月制动,进入周期约12小时的椭圆环月轨道。

2010年10月6—9日,嫦娥二号卫星共实施了3次近月制动和1 次轨道平面机动,控后卫星准确进入半长轴约1840 km、高度约100km、周期118min的极月圆轨道。首次验证100km月球轨道捕获技术;基于工程可靠实施而专门设计轨道平面机动,为一个月内实施近月15km轨道机动奠定了基础。

嫦娥二号卫星在环月飞行阶段初期实施月球背面降轨控制并获取虹湾区高分辨率图像,完成了既定的各项技术试验验证。于2010年11月2日转入长期运行管理阶段。在环月150天期间,共实施2次飞行姿态转换、3次轨道维持以及月食控制。按照科学计划开展各项科学探测任务,重点完成了全月面高精度成像。

2011年4月14和15日, 实施调整轨道倾角控制,用490 N发动机,将倾角从92°调整到90°,消耗推进剂35 kg。在2011年4月25日开始的正飞期内,重点补拍月球南北两极图像,将月球立体影像覆盖率从99.6%提高至100%。

2011年5月20日, 再次降轨,获取更多虹湾区域1m级高分辨率图像,不同前次,此次用490N发动机完成补充验证性控制,消耗推进剂26kg。

2011年6月8—9日,经过2次精确加速后飞离月球,飞往日-地拉格朗日L2点。

2011年8月,成功到达日-地拉格朗日L2点,开始进行载荷科学探测。

2012年4月,圆满完成在L2点一个完整拟周期的飞行探测。嫦娥二号成功绕飞日-地L2点,验证了深空轨道设计与飞行控制、150万千米的远距离测控通信等技术,验证了L2轨道保持特性,并在日-地L2点开展了10个月的科学探测,填补了中国对地球远磁尾区域的离子能谱、太阳耀斑爆发和宇宙伽玛爆的科学探测的空白。

2012年12月13日,飞行历时两年, 嫦娥二号卫星在与4179号小行星(Toutatis)交会时刻, 太阳翼监视相机获取小行星影像。完成了4179号小行星国际首次近距离的光学探测, 圆满完成了扩展与再拓展试验任务。

2012年12月15日,嫦娥二号卫星飞离日地拉格朗日L2点195天后,飞抵距地球约700万公里远的深空,与图塔蒂斯小行星由远及近擦身而过,至此,嫦娥二号再拓展试验成功,嫦娥二号工程收官。

2013年1月5日23时46分,嫦娥二号突破距地球1000万千米。

2013年2月28日10时18分,嫦娥二号卫星与地球间距离成功突破2000万公里。

2013年7月14日1时许,嫦娥二号突破距离地球5000万公里。

2013年11月26日,嫦娥二号突破距离地球6100万公里。

2014年年中,嫦娥二号突破距离地球1亿公里的深空。


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