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CCTV10月26日报道 中央电视台记者刘斌:相对于昨天远地点变轨,近地点变轨有点难度。为什么这么说?我给大家介绍一个科学常识,开普勒定律,当一个天体绕着另外一个天体,绕着地球转的时候,现在不需要动力,而靠地球引力做轨道运行。按照规律来看,不管是离得远还是近,单位时间划过弧面的面积是一样的,当离地球远的时候飞行速度慢,离地球近飞得快。昨天实施变轨要抬高近地点,同时要检测发动机。嫦娥一号带13个发动机,12个小的发动机,还有大的发动机。大的发动机在实施变轨的时候给它一个力量,让它甩得更远,小的发动机调整姿态。昨天通过第一次远地点变轨,证明发动机工作非常正常,同时也把近地点从200公里抬高600公里,今天实施近地点变轨,通过三次近地点变轨,从5万公里抬高到37万公里。近距离变轨运行速度非常快,当时它可能达到速度是每秒十公里。
而且这时候还有一个问题,专家告诉我们,尽管我们这次整个对嫦娥一号布置了很多测控站点,第一次和国际高空合作,也不意味着全程合作,还是有一点点盲区。在这么快速度下,我们有一段监控盲区,怎么能把信号和指令发给嫦娥一号,让它进行正确的动作,这要求比较高。但是我刚才又打听一下,这么高的难度,我们做得怎么样,在这之前飞控中心做了86个预案,这个预案按照目前级别是紧急重大预案。专家跟我说,几乎用到可能性不大。我们也相信这个预案不会起到作用。
网易探索解读 为什么第一次近地点加速的难度大?
学过中学物理的人都知道,要使物体绕地球作圆周运动,其速度必须达到7.9千米/秒的第一宇宙速度;要使物体摆脱地球引力束缚,飞离地球,其速度必须达到11.2千米/秒的第二宇宙速度;而要使物体摆脱太阳引力束缚,飞出太阳系,其速度必须达到16.7千米/秒的第三宇宙速度。
那么,要使月球探测卫星进入月球轨道,其速度应该达到多少呢?有人可能认为应达到第二宇宙速度,实际上只要使初始速度大于10.9千米/秒,月球探测卫星就可飞向月球。这是由于月球本身处在地球引力范围内,当月球探测卫星的飞行轨道在离月球6.6万千米之外时,主要受地球引力作用,是相对地球的椭圆轨道;在离月球6.6万千米之内以后,主要受月球引力作用,是相对于月球的双曲线轨道。
俗话说,条条大路通罗马,把月球探测卫星从地面发射到月球轨道也有多种方式,常用的有4种:第1种是用运载火箭先将月球探测卫星送入近地球的圆轨道上,然后靠月球探测卫星自行加速进入地月转移轨道到达月球;第2种是用运载火箭将月球探测卫星送入环地球飞行的大椭圆轨道,然后通过月球探测卫星在椭圆轨道的近地点处加速来进入地月转移轨道,最终到达月球;第3种是用运载火箭将月球探测卫星送入地月引力平衡点处,然后在地月引力平衡点处使月球探测卫星加速进入月球轨道;第4种是用运载火箭把月球探测卫星直接送入地月转移轨道从而飞向月球。
以上4种方式在过去的探月活动种都使用过,它们各有特点。根据嫦娥一号的使命和性能以及我国现有运载火箭的能力,经过精确的分析和计算,为了用最小的代价实现奔月过程,我国月球探测卫星选择了第2种轨道飞行方式,即由运载火箭将嫦娥一号首先送入环绕地球的大椭圆轨道,然后由嫦娥一号在该轨道的近地点处不断加速,进入地月转移轨道,到达月球后减速成为月球卫星。
发射嫦娥一号的长征三号甲运载火箭,是我国现有能力最强的运载火箭系列中的一员。它能为嫦娥一号提供10.3千米/秒的速度,进入一条近地点为200千米,远地点51000千米的大椭圆轨道,即超地球同步转移轨道。但是这还不够,为了进入能到达月球的轨道,嫦娥一号的速度必须达到至少10.9千米/秒,这就要求嫦娥一号还要能给自己再增加600米/秒左右的速度。
由于在近地点一次加速过程中实现的加速量较大,所以实现起来比较困难。又因为我国是第1次进行如此长距离的奔月飞行,所以如果在发射和加速过程出现偏差,很可能造成嫦娥一号错过和月球的“约会”,甚至无法沿着椭圆形的轨道飞回地球,而飞进茫茫的太空,永远消失在我们的视野里。为此,经过精心的分析和计算,同时考虑到降低其他风险带来的不利因素,我国嫦娥一号采用了一个在地球轨道3次近地点加速的轨道调整方案,即采用调相轨道,目的是使得嫦娥一号在超地球同步转移轨道运行时能量进一步增大,运行速度不断增大,从而使嫦娥一号的远地点高度变为约38万千米的地月转移轨道。这段调整过程历时5~7天(与具体的发射日期有关),在这5~7天里,能有充分的时间对嫦娥一号的飞行状况进行监控,以保证它进入一条正确的轨道。 ![]()
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