“嫦娥１號(hào)”的最后“壯舉”

沈羨云

減速、下落、撞擊……“嫦娥1號(hào)”衛(wèi)星在經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)494天的飛行后，在北京航天飛行控制中心科技人員的精確控制下，于北京時(shí)間3月1日16時(shí)13分10秒，準(zhǔn)確落于月球東經(jīng)52.36°、南緯1.50°的預(yù)定撞擊點(diǎn)上。在撞擊過程中，“嫦娥1號(hào)”攜帶的CCD相機(jī)最后實(shí)時(shí)地傳回清晰的撞擊過程圖像。隨著此次“受控撞月”的準(zhǔn)確實(shí)施，中國(guó)探月一期工程也宣布完美落幕。

“嫦娥1號(hào)”衛(wèi)星的貢獻(xiàn)

“嫦娥1號(hào)”衛(wèi)星從發(fā)射升空開始，累計(jì)飛行494天，其中環(huán)月482天，期間經(jīng)歷三次月食，5次正／側(cè)飛姿態(tài)轉(zhuǎn)換，共傳回1．37TB的有效科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)，獲取了全月球影像圖、月表部分化學(xué)元素分布、月表土壤厚度等一系列科學(xué)研究成果，圓滿實(shí)現(xiàn)了工程目標(biāo)和科學(xué)目標(biāo)，為我國(guó)月球探測(cè)后續(xù)工程和深空探測(cè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

“嫦娥1號(hào)”最大的貢獻(xiàn)是實(shí)現(xiàn)中國(guó)深空探測(cè)零的突破，創(chuàng)造出中國(guó)航天發(fā)展史上繼“兩彈一星”、載人航天之后的第三個(gè)里程碑，也標(biāo)志著中國(guó)航天正式邁入深空探測(cè)的新時(shí)代。其次，通過它獲取的數(shù)據(jù)，科研人員繪制了目前世界上最完美的月球地形圖和模型。“嫦娥1號(hào)”“看”遍了月球的每一寸土地，并完整傳回了數(shù)據(jù)。根據(jù)“嫦娥1號(hào)”獲取數(shù)據(jù)制作的月面地形模型在精度、分辨率、圖像清晰度方面，均明顯優(yōu)于其他各國(guó)已有的月面地形模型。美國(guó)在20世紀(jì)90年代得到的地形圖沒有南北極，而“嫦娥1號(hào)”首次得到了緯度在70°以上南北極極區(qū)的高精度月面地形，繪制了人類歷史上第一張完整的月球表面地形圖。在空間分辨率方面，1994年美國(guó)克萊門汀月球探測(cè)器的空間分辨率為70千米，而“嫦娥1號(hào)”的空間分辨率精確到2千米左右。克萊門汀繪制的地形圖十分模糊，在月球背面尤其突出，而“嫦娥1號(hào)”繪制的地形圖比它精確了10倍以上。此外，“嫦娥1號(hào)”地形圖高程的精度也比美國(guó)的數(shù)據(jù)提高了4到5倍。這份首次得到的高精度全月球地形圖為進(jìn)一步進(jìn)行月球的研究提供了可靠依據(jù)。

“嫦娥1號(hào)”為何要“擅月”?

“嫦娥1號(hào)”已經(jīng)圓滿地完成了它的使命，為何還要“撞月”呢?其實(shí)，這是根據(jù)“嫦娥1號(hào)”飛行的具體情況做出的決定，讓“嫦娥1號(hào)”“犧牲”得更壯觀。

“嫦娥1號(hào)”衛(wèi)星于2007年10月24日踏上奔月旅程，至2008年10月24日完成了預(yù)定的、在軌一年的各項(xiàng)探測(cè)任務(wù)。“嫦娥1號(hào)”在奔月途中，原計(jì)劃需要200余千克燃料進(jìn)行的3次中途修正，由于軌道控制精度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，結(jié)果只用10千克燃料一次達(dá)到軌控效果，比原計(jì)劃節(jié)省了190多千克燃料。在這種情況下，如何發(fā)揮“嫦娥1號(hào)”的“余熱”是探月指揮部必須考慮的問題。是讓它繼續(xù)在月球軌道上飛行，發(fā)回一些價(jià)值已經(jīng)不大的數(shù)據(jù)，還是挖掘它的潛力，超額完成一些其他的任務(wù)呢?探月指揮部認(rèn)為：“我國(guó)探月工程二期將實(shí)現(xiàn)軟著陸，技術(shù)跨度大，為了積累撞月過程控制和軌道測(cè)定方面的經(jīng)驗(yàn)，減少后續(xù)工程風(fēng)險(xiǎn)，決定在‘嫦娥1號(hào)衛(wèi)星壽命末期，控制衛(wèi)星撞月。”于是，探月工程領(lǐng)導(dǎo)小組按照“軌道從高到低，風(fēng)險(xiǎn)從小到大”的原則，利用“嫦娥1號(hào)”衛(wèi)星開展了衛(wèi)星平臺(tái)有關(guān)技術(shù)試驗(yàn)和衛(wèi)星變軌能力、軌道測(cè)定能力等10余項(xiàng)驗(yàn)證試驗(yàn)。驗(yàn)證試驗(yàn)是從2008年11月8日開始的，按預(yù)定計(jì)劃，衛(wèi)星軌道由200千米圓軌道降到100千米圓軌道，繼而降到遠(yuǎn)月點(diǎn)100千米、近月點(diǎn)15千米的橢圓軌道，再升回到100千米圓軌道，并且開展了衛(wèi)星部分系統(tǒng)的技術(shù)試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)。所有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得很順利，取得了一批有價(jià)值的技術(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為二期探月工程積累了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)。

同時(shí)，國(guó)際航天領(lǐng)域結(jié)束月球探測(cè)器使命普遍采用的方式也是撞擊月球，因?yàn)樽矒粝破鸬脑虑驂m埃有助于科學(xué)家分析月球起源之謎，而且亦能為精確著陸月球奠定基礎(chǔ)。“嫦娥1號(hào)”衛(wèi)星在撞擊前還能完成拍攝近距離高分辨照片、拍攝撞擊時(shí)的瞬間情況，這些資料對(duì)地面分析人員也是非常有用的。