深空环境复杂多变,“嫦娥一号”的绕月之旅也充满了冒险,11月10号前后,“嫦娥一号”就第一次经历了特殊天象“日凌”的干扰。
王志:那日凌的干扰到底有多大?
孙家栋:日凌干扰其实就两三天的时间,就是正好这个所谓日凌干扰,不是说卫星上怎么样,是卫星飞到一定一个位置,当用我们的地面观察站来观察这个卫星的时候,正好这个方向是冲着太阳,这个太阳的干扰进到地面的观察站里面来了,太阳除了光线以外还有一个电磁波就干扰进到站来站就工作不正常,这个时候呢,对地面的测量我们的卫星,或者给我们卫星发指令的时候,有时候就产生误差,有误差以后,发射指令错误的话,卫星也接收到,所以这几天正好是冲着太阳这个方向的时候,产生这种现象,也叫做日凌。
王志:除了日凌以外还有别的自然现象会对这个卫星进行干扰吗?
孙家栋:还有比方说月蚀,月球转过来飞到地球这面的时候,阳光受地球挡住,那么月球转过来以后,那么这个时候要很长一段时间,卫星见不到太阳,见不到太阳的时候,温度就相对比较低了,第二个问题,见不到太阳它的帆板也不能发电,这样呢就给卫星工作状况带来一个新的工作状况,就是你太阳电池不能发电的时候,我们星上要依靠自己带来的蓄电池来进行发电,但是由于它时间比一般的情况比较长,那么假设我设计卫星的时候按这么长时间来带蓄电池的话,平时用不了这么多电池的发电,那对卫星的重量就超重很多,为了减轻重量,作为这个特殊情况,用特殊的办法来进行处理,那我带的电池就可以少一些,卫星的重量就可以少一些,所以所有这些天气现象在设计过程中都要进行非常细致的来考虑。
让我们再来回顾一下“嫦娥一号”发射时的情景,2007年10月24号,长征三号火箭搭载着“嫦娥一号”绕月探测卫星在西昌发射升空。火箭发射的当天,中国探月工程的总设计师孙家栋一直坐镇发射现场。
王志:10月24号发射那天您到了现场,作为总设计师来说,这是必须的吗?
孙家栋:对,在这种工程来讲是绝对必须的,因为现场执行任务的过程中,这个变化很难预测,一旦出现一些异常现象,这里头有非常重要的决策问题,还是发射,还是不发射,甚至有一些事情,假设你决心不发射的话,那它推迟就不是一天不是两天,甚至半年或者一年,或者整个有的产品要报废,假设你要决心发射,那这里头就带着一定的风险,我们绝对不希望发射失败。
王志:当天你在发射现场,你有压力吗?
孙家栋:当然有压力了,那你要对这个事业负责,因为停下来以后,重新处理,千军万马,带来很多非常严肃的事情,但是当时要是不停的话,那火箭真正要成功上去以后,卫星并没有转成那一点,就等于说一是块铁块子送上天上去了。
11月5号11时37分,“嫦娥一号”完成第一次近月制动,进入绕月轨道,真正成为我国第一颗月球卫星。这一刻,在北京航天飞行控制中心,中国探月工程的总设计师孙家栋和同事紧紧拥抱在了一起。
王志:这个日子有什么特殊吗?
孙家栋:作为我们航天来讲,发射是非常关键的事情,同时这次的特点就是能不能到达月球,到达月球之后,最关键的一个问题就是你速度能不能减下来,在月球准确那个位置上,(绕着)月球减下来,而这个飞行器不怕它轨道再大,只要它围绕月球转起来了,那就是我们说不是科学话,土话来讲,它跑不了了,所以在11月5号那天,第一次刹车,刹住了以后,我们心里状态认为从工程来讲,基本上是完成了我们最担心的问题,所以确实是当时心情有点激动。
11月7号8时34分,“嫦娥一号”完成了第三次近月制动,正式进入科学探测的工作轨道。但“嫦娥一号”搭载的探测仪器并没有立即投入工作,而是进入了一个长达10天的调整期。
王志:就是十天的调整期是自查呢,还是地面可以控制,帮它检查?
孙家栋:它有一些工作是自查,有一些工作,好比什么时候开始查,地面要给发指令的,在地面给它发个指令,说你检查什么内容,上面就按照地面的指令来进行检查,那么下边再发个指令,叫你卫星姿态再调整一下,它也是按照下边指令来进行调整。
王志:为什么要那么长的时间?
孙家栋:这个也是我们计划安排的,就好像一个人身体检查,你要去住院一周,也是叫做身体检查,你去半天也是叫做身体检查,就是你属于身体检查要检查到细致到什么程度,因为我们第一次到月球去,我们卫星飞了这么长时间,到达月球以后,在所有仪器开通以前,我们按计划安排了一段时间,很好地来检查,同时在这段时间,确实也正好改善我们的轨道、卫星姿态方面的问题,有一段时间正好要飞到月球背面去,当它要飞到月球背面以前,我们要提前和我们所有这次的计划工作全部做完,使得卫星状态非常稳定再转到月球背面去,这样转过去我们比较放心。
在此次绕月探测行动中,“嫦娥一号”将要实现四大科学目标——为月球绘制一张全面的立体三维图、分析月球表面的有用元素、测量月壤的厚度、勘测地球与月球之间的空间环境。为了实现这些目标,总设计师孙家栋为“嫦娥一号”卫星设计的工作周期是一年。
王志:工作周期为什么是一年呢?而不是更长一些?
孙家栋:因为你设计一个产品嘛,它终究还是有一个寿命,从工程来讲呢,它有几件东西是属于带点衰减性的东西,比如太阳能电池,它在天上工作过程中,太阳光一照的时间长了以后,它的性能就逐步的衰减,那么时间太长了以后,好比说我设计的这块电池应当给我输送100瓦,那么它工作了一段时间以后,比如说我们说,它衰减要衰减5%,那这就剩95瓦了,那可能你要求时间长了,我提前就得把太阳帆板面积做大一点,那你把帆板面积做大了,还是这句话,卫星它就要沉了,假设我们考虑到一年,这一年我帆板太阳能电池的衰减量,末期还符合我卫星工作的时间要求,我这就可以根据这个来适当的考虑,我这卫星就可以做得轻一点,好比说我卫星带去这个推进剂,那么卫星在轨道上运行过程中,它受到月球引力的影响,这轨道逐步要往下衰减的,那么我们也要过一段时间以后,进行对轨道适当的调整,调整轨道那也就是我们有几个小的推力器,也要叫它工作,它工作以后把轨道调整一下,这样一定的时间,它也要一定的推进剂的量,这些也要根据卫星要求的,最低在那个地方工作多长时间,带去一定的余量。
王志:那如果根据我们现在现有的技术水准,能不能设计更长一点使用寿命?
孙家栋:根据现在飞行,月球表面的条件,有的内容比在地球表面要恶劣一些,有的比在地球表面可能好一些。这样综合来看,也想到设计一个围绕月球寿命更长的卫星,倒不是一件不可能的事情。从它自己的正常寿命来讲,也许呢要比一年还要长一些,当然这种事情还是要上天最后来考验了。
王志:一年之后呢,嫦娥一号的命运是什么?
孙家栋:假设我们要不管它的话,那它就逐步的渐渐轨道,逐步的就衰落下去了,最后就是还是要落月球表面上去,最后的结果肯定是这样的结果,但是呢这要看我们这一年的工作,我们卫星的将来所取得的探测数据满足不满足我们科学家的要求,完了以后假设我们推进剂还有适当余量的话,那么将来根据实际的情况,我们也有可能考虑到是不是还可以做一些其它一些实验,当然现在还不好说这个话。
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