中國航天的“太空長征”

□ 吳 珊

2012年12月13日16時30分，飛離拉格朗日L2點195天的嫦娥二號衛星，在北京航天飛行控制中心的精確控制下，成功飛越探測圖塔蒂斯小行星，抵達距離地球約700萬千米遠的深空，在國際上首次實現對該小行星近距離的探測，將中國航天“太空長征”的軌道鋪向小行星。

深空探測新突破

從當天15時20分開始，北京航天飛行控制中心通過地面深空測控站，開始向嫦娥二號連續發出控制指令和數據。飛控大廳大屏幕上三維動畫生動展現了衛星調姿對小行星拍照的全過程。15時30分，嫦娥二號衛星小發動機點火，一簇簇明黃色火焰不斷從衛星各個方向噴出，逐步與圖塔蒂斯小行星由遠及近擦身而過，交會時的最近距離僅為15千米，相對速度10.7千米/秒。交會時嫦娥二號星載監視相機對小行星進行了光學成像。至此，嫦娥二號再拓展試驗圓滿成功，嫦娥二號工程圓滿收官。

此次探測是中國航天史上最遠的“太空長征”，與近地飛行器8萬千米、嫦娥一號衛星38萬千米的距離相比，此次700萬千米是中國航天器迄今為止到達的最遠距離。此前，北京航天飛控中心精確控制嫦娥二號衛星，在世界上首次實現從月球軌道出發，進入距離地球約150萬千米遠的日地系統拉格朗日L2點環繞軌道。“嫦娥二號成功飛越小行星，標志著我國深空探測領域的創新能力取得新的突破，我國成為世界上繼歐空局、美國、日本后第4個對小行星進行探測的國家。”探月工程總設計師吳偉仁說。

深空軌道測控沒問題

“從拓展實驗到再拓展實驗，最大的突破就是軌道的設計、軌道的測定與軌道的控制。特別是考慮到在燃料非常緊張的情況下，進行再拓展試驗尤其困難。那么我們通過拓展再拓展試驗，把一個超期服役的月球探測器先送入到L2點，再把它送去與小行星交會，在軌道設計上就要十分的精準。而且，在拓展試驗飛行過程分為‘L2點繞飛軌道脫離飛行段’‘轉移飛行段’‘交會飛行段’和‘遠離飛行段’四個階段，哪個階段軌道的設計與控制出現偏差，都會導致探測小行星任務的失敗。”嫦娥二號測控系統副總設計師、北京航天飛行控制中心總工程師周建亮介紹說。

由于小行星與地球都在相對運動，衛星剩余燃料極其有限，嫦娥二號飛越小行星的機會僅有一次，這對衛星軌道的確定和控制精度要求非常高。為確保嫦娥二號衛星從日地L2點出發，實現小行星飛越或者交會，北京飛控中心針對小行星交會軌道設計控制、對小行星進行成像控制的關鍵和難點，從任務總體規劃、精密軌道測定、交會軌道選取與控制以及飛控應急預案等方面開展技術研究，破解了有限數據深空軌道確定、小行星精確軌道測量與評估、交會軌道設計等關鍵技術。

北京飛行控制中心

嫦娥二號衛星奔赴小行星示意圖

標校檢驗深空站

嫦娥二號飛越小行星使我國成為第4個對小行星進行探測的國家并且驗證了與小天體交會的軌道設計、控制能力，除此之外，還對我國在建的兩個深空站進行檢驗和標校。

衛星在飛越小行星的過程中，對我國新建成的喀什35米和佳木斯66米兩個深空站和上海65米VLBI站進行標校試驗，實戰檢驗了我國深空探測、天文探測的水平和能力，為我國未來的深空探測活動，尤其是小行星探測奠定了堅實的基礎。

“離開L2點后，嫦娥二號衛星的飛行距離在逐漸地加大，從150萬千米逐漸接近到700萬千米。這樣的話，我們在環月及繞L2點飛行過程中使用的測繪系統已經不能完成對此次任務的監控，700萬千米，已經超出了我們原有測控設備的支持能力。為了完成此次任務，2012年10月份我們正式起用喀什站和佳木斯站。2012年10月15號，這兩個新測控站正式開始跟蹤嫦娥二號衛星。”周建亮介紹說。

佳木斯、喀什深空站分別于2008年1月9日和5月7日簽訂設備研制合同，其中佳木斯站具有S、X兩個工作頻段，喀什站有S、X、Ka三個工作頻段，原定目標是為嫦娥三號衛星任務服務。