探秘探月工程：「嫦娥」是如何「奔月」的？

科技 06-13

自古以來，人類對於月亮這個一直與我們相伴的星球都懷有著微妙的情愫，從嫦娥奔月的神話，到望明月思故鄉的情懷，再到現在的登月探索，一輪明月，可謂載著全人類的夢想。

2004年，中國正式開展月球探測工程，並命名為「嫦娥工程」。嫦娥工程分為「無人月球探測」「載人登月」和「建立月球基地」三個階段，現已在為收官做準備。

在本月6日開幕的2017全球航天探索大會上，中國國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠首次透露了嫦娥五號月球探測器的著陸地點為月球正面的呂姆克山脈。他還表示，中國後續月球探測的重點在月球南極，並提出國際合作探月倡議。

那麼嫦娥工程的任務是什麼？需要哪些技術支持？探月工程又是怎麼樣運作的？下面我們就來對我國的探月工程做一個詳細的了解。

探月工程五大系統

探月工程作為我國一項科學探測工程由五大系統組成：地面應用系統、發射場系統、衛星系統、運載火箭系統和測控系統。

一、地面應用系統——嫦娥的「總司令」

地面應用系統是承擔這一任務的載體，是衛星在軌運行期間的業務運行管理中心，是衛星探測數據的接收中心，是體現既定科學目標和科學價值的研究與應用中心。

地面應用系統將負責衛星下行數據的接收，月球探測科學數據的預處理、科學解譯，並組織科學研究，因而是月球探測的最終歸宿和科學價值的最終實現者。

地面應用系統由運行管理、數據接收、數據預處理、數據管理、科學應用與研究五個分系統組成。

已經建成的嫦娥一期工程地面應用系統運行場址和環境包括：密雲站和昆明站這兩個地面數據接收站都成了地面應用系統的數據接收分系統。

圖：密雲站和昆明站

二、發射場系統——嫦娥的起飛點

發射場系統承擔著月球探測衛星、「長征三號甲」火箭測試發射任務。西昌航天發射中心是以發射地球同步軌道衛星為主的大型航天器發射場，是一個技術狀態良好、技術成熟度較高的發射場系統。

2007年10月24日，「嫦娥一號」於在西昌衛星發射中心由「長征三號甲」運載火箭發射升空。

西昌衛星發射中心（來源網路）

三、衛星系統——嫦娥的「探測小分隊」

衛星系統主要負責我國第一顆繞月探測衛星「嫦娥一號」的研製工作。嫦娥一號衛星選用東方紅三號衛星平台、攜帶激光高度計、CCD立體相機等7種有效載荷。

嫦娥一號模型（來源網路）

嫦娥一號由結構與機構，熱控制，供配電，制導、導航與控制，推進，數據管理，測控數傳，定向天線和有效載荷等9個分系統組成。這些分系統各司其職、協同工作，保證月球探測任務的順利完成。其中星上有效載荷用於完成對月球的科學探測和試驗，其它分系統則為有效載荷的保障系統。

嫦娥一號衛星將直接執行月球表面三維影像探測、月表化學元素與物質探測、月壤厚度探測和地月空間環境探測等4項科學任務。

四、運載火箭系統——嫦娥的「轎夫」

嫦娥一號衛星將由長征三號甲運載火箭送入月球軌道。

長征三號甲運載火箭（圖片來源網路）

長征三號甲火箭運載火箭是以中國運載火箭技術研究院為主體，歷時8年研製的三級大型液體運載火箭，它在充分繼承原有長征型號火箭成熟技術的基礎上，採用百餘項新技術，大大提高了我國運載火箭的適應性，使我國運載火箭設計生產水平上了一個新台階。

五、測控系統——嫦娥的「保護神」

在嫦娥繞月探測工程五大系統中，測控系統至關重要，從運載火箭發射和嫦娥一號衛星的發射「啟程」開始，航天測控通信網就通過強大的捕捉機構和能力，始終對「嫦娥」一號的運動和工作狀態進行著嚴密的測量和控制。

「保護神」的五大任務——軌道測量、遙測監視、遙控操作、飛行控制、提供地面數據保障。

為了保證「嫦娥一號」探月的萬無一失，我國採取了以S頻段航天測控網(由北京、長春、青島、西安、西昌、太原、酒泉、南寧、喀什等測控點以及遠望號測量船構成)為主、以甚長基線干涉網(由北京、上海、昆明、烏魯木齊四個天文觀測站構成)為輔的聯合航天測控網。

那麼嫦娥一號初出「遠門」，誰負責和遙遠的她時刻保持密切的聯繫？此時，我們將推出嫦娥一號五大系統的另一大功臣――VLBI測軌分系統。

VLBI測軌分系統是嫦娥工程中十分重要的一個分系統，它肩負著參與「嫦娥一號」衛星的測、定軌任務，將與我國航天測控網一起，完成遠離地球38萬公里之遙的「嫦娥一號」衛星的精密測定軌任務，是整個工程不可或缺的一個十分關鍵的分系統。

測控系統VLBI分系統測軌站分布圖

VLBI分系統的組成包括位於上海天文台的VLBI數據處理中心和國內四個基本VLBI觀測站（上海佘山25米站、北京密雲50米站、昆明40米站、烏魯木齊南山25米站）。上海天文台作為VLBI測軌分系統研製責任單位，完成了嫦娥一號衛星任務VLBI分系統總體技術（實施）方案，並會同國家天文台、國家天文台烏魯木齊天文站、國家天文台雲南天文台和各外協單位，完成了VLBI台站的建設和改造任務。

我國航天測控網可對火箭、各種軌道衛星和載人飛船等航天器提供高精度測控支持服務，實現了「飛向太空、返回地面、同步定點、一網多星、國際兼容、飛船回收」六大歷史性跨越。

為了實現探月夢，我們已然經過幾代人的不懈努力，時至今日，嫦娥五號月球探測器將成為中國探月工程的收官之作，正所謂「雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越」，一個宏偉的飛天夢就這樣被一點一點實現，嫦娥五號將會開啟怎樣的新篇章？讓我們拭目以待。