《检测技术在我国探月工程上的应用》.ppt

1、中国的探月工程,检测技术应用,月球探测工程立项,中国的探月计划经过长期准备、10年论证，于2004年1月正式立项，被称作“嫦娥工程”。该工程目前主要集中在绕月探测、月球三维影像分析、月球有用元素和物质类型的全球含量与分布调查、月壤厚度探查以及地月空间环境探测。“嫦娥一号”卫星有效载荷的研制测试工作由中国科学院空间科学与应用研究中心负责。,中国的探月工程,中国探月工程经过10年的酝酿，最终确定中国的探月工程分为“绕”、“ 落”、“回”3个阶段。,“嫦娥一号”,2007年10月24日18时05分04.602秒成功发射升空！,“嫦娥一号”发射过程,“嫦娥一号”卫星发射后首先将被送入一个椭圆形地球同步

2、轨道，这一轨道离地面最近距离为200公里，最远为5.1万公里，探月卫星将用16小时环绕此轨道一圈后，通过加速再进入一个更大的椭圆轨道，距离地面最近距离为500公里，最远为12.8万公里，需要48小时才能环绕一圈。此后，探测卫星不断加速，开始“奔向”月球，大概经过114小时的飞行，在快要到达月球时，依靠控制火箭的反向助推减速。在被月球引力“俘获”后，成为环月球卫星，最终在离月球表面200公里高度的极月圆轨道绕月球飞行，开展拍摄三维影像等工作。卫星奔月总共需时114个小时，距离地球接近38.44万公里。而过去，中国发射的卫星距离地面一般都在3.58万公里左右。,变轨过程,第一次变轨 2007年10

3、月25日17时55分完成第一次变轨指令发出130秒后，卫星近地点高度由约200km抬高至约600km，变轨圆满成功。这次变轨表明，嫦娥一号卫星推进系统工作正常，也为随后进行的3次近地点变轨奠定了基础。这次变轨是嫦娥一号卫星在约16小时周期的大椭圆轨道上运行一圈半后，在第二个远地点时实施的。 第二次变轨 北京时间10月26日17时44分，远望三号测量船消息，嫦娥一号卫星成功实施第二次变轨。这是卫星的第一次近地点变轨。嫦娥一号卫星第二次变轨后，将进入24小时周期轨道。远地点高度由5万多公里提高到7万多公里。,第三次变轨 北京时间10月29日18时01分39秒，远望三号测量船消息，卫星成功实施第三次

4、变轨。10月29日第二次近地点变轨，卫星远地点高度由7万余公里提高到12万余公里，开创了中国最远航天测控的新纪录。进入绕地飞行48小时周期轨道。 第四次变轨 北京时间10月31日17时28分，嫦娥一号卫星成功实施第四次变轨，顺利进入地月转移轨道，开始飞向月球。卫星远地点高度由12万余公里提高到37万余公里，进入长达114小时的地月转移轨道。这也是卫星入轨后的第三次近地点变轨。北京时间17时15分，嫦娥一号卫星接到指令，发动机工作784秒后，正常关机。北京飞控中心对各项测量数据的计算表明，卫星变轨成功。由绕地飞行轨道顺利进入地月转移轨道。,近月制动,第一次近月制动 11月5日11时15分，嫦娥一

5、号卫星主发动机点火，第一次近月制动开始，嫦娥近月制动将持续22分钟。11时37分，嫦娥一号卫星主发动机关机，第一次近月制动结束。到达距离月球420公里，第一次近月制动进入12小时月球轨道。 第二次近月制动 11月6日第二次近月制动进入近月点200公里，远月点1700公里，周期为3.5小时的轨道，运行3圈。,第三次近月制动 11月7日8时24分，第三次近月制动开始，这次近月制动将持续10分钟。8时34分成功完成第三次近月制动，卫星进入周期为127分钟，环绕月球南、北极的，高度200公里的极月圆形环月工作轨道。,近月制动克服三大挑战 第一个挑战来自制动时机的唯一性，如果不能在月球捕获点实施近月制动

6、，卫星就将与月球失之交臂，难以进入环月轨道。 第二个挑战是月球空间环境的复杂性，由于是中国卫星首次绕月飞行，对其空间环境缺乏实际的了解和认识。 第三个挑战来自对轨道的测量与控制。按照计划，嫦娥一号卫星要实施三次近月制动。第一次要把卫星的飞行速度从每秒2.4公里降到每秒2.06公里，进入周期为12小时的椭圆环月轨道，第二次要把速度降到每秒1.8公里，进入周期为3.5小时的环月轨道，第三次再降到每秒1.59公里，最终进入周期为127分钟的极月圆轨道。如果没有高精度的测定轨技术和轨道控制技术，很难保证这些任务的完成。,中国首次月球探测工程四大科学任务：,一、获取月球表面三维立体影像，精细划分月球表面

7、的基本构造和地貌单元，进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究，为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据，并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等。 二、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点，主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布，绘制各元素的全月球分布图，月球岩石、矿物和地质学专题图等，发现各元素在月表的富集区，评估月球矿产资源的开发利用前景等。,三、探测月壤厚度，即利用微波辐射技术，获取月球表面月壤的厚度数据，从而得到月球表面年龄及其分布，并在此基础上，估算核聚变发电燃料氦3的含量、资源分布及资源量等。 四、探测地球至月球

8、的空间环境。月球与地球平均距离为38万公里，处于地球磁场空间的远磁尾区域，卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体，研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用。,携带仪器,嫦娥一号准备使用的科学仪器包括：CCD立体相机（用于拍摄全月面三维影像）；激光高度计；成像光谱仪（用于获取月面光波图谱）；伽马/X射线谱仪（用于探测月球表面元素）；微波探测仪（用于获取月壤厚度）；以及月球背面亮度温度图和月球两极地面信息（世界上首次在探月卫星上使用）；太阳高能粒子探测器；低能离子探测器。,嫦娥二号卫星,发射时间： 2010年10月1日18时59分57秒,嫦娥之路 一、射向天空，飞向月球 二、

9、X射线谱仪 三、射线谱仪 四、激光高度计 五、太阳高能粒子探测器 六、微波探测仪 七、太阳风离子探测器 八、490N发动机 九、测控全向天线 十、高速船微波直接调节器,主要任务,“嫦娥二号”主要任务是获得更清晰、更详细的月球表面影像数据和月球极区表面数据，卫星上搭载的CCD照相机的分辨率将更高，其他探测设备也将有所改进。为“嫦娥二号”实现月球软着陆进行部分关键技术试验，并对嫦娥二号着陆区进行高精度成像。 进一步探测月球表面元素分布、月壤厚度、地月空间环境等六大任务。,十大使命 （试验使命） 一、配合运载火箭验证地月转移轨道直接发射技术； 二、验证距月面100千米近月制动的月球轨道捕获技术； 三、验证100千米15千米轨道机动与飞行技术； 四、对二期工程的备选着陆区进行高分辨率成像试验； 五、搭载轻小型化X频段深空应答机，配合我国新建的X频段地面测控站，试验X频段测控技术； 六、试验遥测信道低密度奇偶校验码（LDPC）编码技术，月地高速数据传输技术及降落相机技术； （探测使命） 七、获取更高精度月球表面三维