10月9日,嫦娥二號任務迎來一次標志性突破:成功進入預定的100公里環月圓軌道。這個“使命軌道”的進入,意味著嫦娥二號任務的基本成功。剩下最后一次“大考”——降軌至近月點15公里,拍攝并傳回未來嫦娥三號探測器落月備選著陸區的精細影像。然后“嫦娥二號”將圓滿完成使命。
探月揭開了中國走向太空深處的大幕,“嫦娥二號”則揭開了中國探月工程二期落月目標的序幕。向深空走得更遠,測控是關鍵,它是衛星與地球聯系的唯一紐帶。伴隨中國第二次進入深空,測控技術也在考驗中邁向深空時代。
“嫦娥二號”測控實現多項技術突破與創新
據擔負嫦娥二號任務測控系統總體設計工作的北京跟蹤與通信技術研究所專家介紹,嫦娥二號任務的測控系統主要由3個中心、3條測量船、6個位于國內的測控站、1個建于國外的測控站、4個天文觀測站及1個國際聯網測控站組成。
從地球飛到月球,類似星際探測。距離越長,傳回的無線電信號就越弱。最難的就是如何跟蹤衛星得到星上的狀態,以及如何去控制衛星。測控系統的任務就是遠距離遙控航天器,確保跟蹤完整,測量準確和指令無誤。專家打比喻說,如果說航天器是風箏,測控系統就是一根無形的牽引線。
嫦娥二號任務測控系統副總設計師董光亮說,測控系統是一個有機的系統整體,通過與箭載和星載測控合作目標的配合,共同完成對火箭和衛星的各項測控任務。
和嫦娥一號任務相比,嫦娥二號任務測控系統出現多項變化。北京跟蹤與通信技術研究所測控專家李海濤介紹說,嫦娥一號任務測控系統利用2艘測量船即可完成測控任務,而“嫦娥二號”任務采用了可連續3天發射并將衛星直接送入地月轉移軌道的發射方案,發射段測量船數量由2艘調整為3艘;嫦娥一號任務中衛星攜帶的CCD相機自主完成成像,圖像分辨率較低,嫦娥二號任務為滿足月球虹灣地區高分辨率成像要求,需要地面利用軌道預報生成CCD相機相關參數數據,并注入衛星才能完成成像。
10月9日成功進入“使命軌道”,嫦娥二號衛星在這個100公里的環月圓軌道上調整并運行一段時間,隨后將在月球背面進行1次降軌,使近月點高度降低為15公里,并在虹灣上空進行精細探測。
西安衛星測控中心的專家介紹說,由于衛星環月運行高度只有100公里,近月點高度最低只有15公里,月球非球形引力對軌道攝動影響較大,加之月球表面有很多環形山,最高的環形山達到9000米高度,比珠穆朗瑪峰還要高。軌道低,環境復雜,對精密定軌技術是一次實戰檢驗。需要提高軌道改進和預報精度,為高質量的月球探測任務提供保障。
當嫦娥二號衛星在100公里圓軌道和15公里軌道的近月點處時,西安衛星測控中心青島測控站或喀什測控站將會為嫦娥二號衛星進行成像數據注入,分別對嫦娥三號探測器的預選著陸區進行成像試驗。
針對此次工程目標與科學目標的變化要求,嫦娥二號衛星測控系統需要實現多項技術突破與創新,包括首次開展有關月球噪聲對測控鏈路的影響的試驗項目、采用新的編碼技術、以及嫦娥三號任務將使用的國際新標準的軌道測量技術。