嫦娥奔月----我国嫦娥一号卫星奔月

省淳中校本课程 高一地理 探索宇宙 主讲: 赵小华 2007年

1 第三讲 嫦娥奔月

一、嫦娥一号卫星奔月成功

2007年10月24日18时5分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭将嫦娥一号卫星成功送入太空。嫦娥一号是我国自主研制的第一颗月球探测卫星。

1．奔月时间：

10月24日18时29分，星箭成功分离之后，嫦娥一号卫星进入近地点为205公里，远地点为50930公里，首先进入周期为16小时的超地球同步轨道。在花费16小时围绕地球一圈后，地面将发出加速的指令。于是“嫦娥一号”将上升到周期为24小时的轨道。一天之后，回到中国上空的“嫦娥一号”再次加速，并升入周期为48小时的轨道。在两天后，地面发出指令，卫星加速进入奔月轨道。经过5天的太空之旅，“嫦娥一号”将为月球引力所捕获，逐渐减速后，将最终停留在距离月球表面200公里的月球极地轨道上。嫦娥奔月的整个过程也完成了。

嫦娥一号在地球轨道上将进行4次变轨，让卫星不断加速，进入地月转移轨道。每次近地点加速的时间只有短短的几分钟，必须在短时间内及时向卫星发出指令，而卫星发动机必须精确响应，否则卫星就有可能飞向别的方向。到达月球引力范围后，将通过3次近月制动，建立起距月球200公里的绕月球两极飞行的圆轨道，进行绕月探测飞行。

2．探测任务：

完成四大科学探测任务：

①获取月球全表面三维图像

②分析月球表面化学元素和物质类型的含量和分布

③探测月壤特性

④探测4万至40万公里间地月空间环境

3．五大系统：

绕月探测工程由卫星系统、运动载火箭系统、发射场系统、测控系统和地面应用系统五大系统组成。绕月探测工程的实施，对于推动我国航天事业在空间领域的发展，提升自主创新能力，促进科学技术进步具有重要意义。

4．嫦娥一号是月球探测器：

外形主要是中间有一个两米左右的立方体，左右各伸展出两块太阳电子帆板，各有六、七米长，展开有十五、六米长的范围。太阳帆板展开是为了接受太阳光发电所用，上下有两省淳中校本课程 高一地理 探索宇宙 主讲: 赵小华 2007年

2 个天线，是和地面通信所用的，下面还有一些小的天线，另外还有一些仪器的探头伸出来。

共2315公斤重，其中有一半左右的重量是推进器的重量。嫦娥一号到了轨道以后自己在围绕地球飞行中间要进行三次变轨，要提升轨道高度，使速度加大，第三次变轨以后就可以飞往月球，在飞往月球的过程中还要进行适当调整，到达月球附近以后还要进行三次减速，把速度减下来，这些都需要用推进器燃烧后产生推力。

二、嫦娥一号卫星创我国航天史上7项第一

第一次探测月球。嫦娥一号卫星是我国首次开展对地球以外天体进行探测的飞行器，主要任务是携带有效载荷进入环月轨道对月球进行科学探测。

第一次突破地球近地轨道。月球距离地球的平均距离为38万公里，从地球到达月球轨道至少需要10次较大的轨道控制，而神舟六号飞船仅需要3次左右的轨道控制。

第一次为月球“画像”，真正用立体相机来获得月球三维影像。我国这次绕月探测工程的4个科学目标中，第一个科学目标即为获取月球的三维影像，而至今国际上还没有覆盖月球全球的三维照片。

第一次探测月球表面元素。这次绕月探测工程的一项重要科学目标，是分析月球表面有用元素及物质类型的含量和分布，对月球表面有开发利用和研究价值的元素含量与分布进行探测。我国将在美国探测的5种元素的基础上，再增加9种，共探测14种元素的分布。

第一次利用微波辐射计探测月壤厚度及其分布。虽然以前对月探测也曾做过月壤厚度的测量，包括实地的测量，但真正对全月球月壤厚度的测量，目前还没有实现。

第一次在航天器的测控中引入天文测量手段。我国目前的测控站只能支持近地航天器的测控，还没有专门的深空测控站，因此在绕月探测工程中引入了天文手段以补充现有航天测控网不足的方案。用于观测恒星的大型射电望远镜，将在嫦娥一号卫星测控任务中发挥重要作用。

第一次利用国际联网对航天器进行深控。欧洲空间局的库鲁站、新诺舍站、马斯帕拉马斯3个测控站，以及智利的CEE测控站，将采用国际通用的传输协议对嫦娥一号卫星提供测控支持。

三、嫦娥一号解决七大难题

难题一是设计飞行路线。中国已发射的卫星与地面距离最远没有超过八万公里，而“嫦娥一号”要抵达三十八万公里之遥的月球附近，经历从受地球引力为主到以月球引力为主的转变过程，最后与绕地球运动的月球在太空相会，并且既不能撞在月球上，也不能从旁边飞省淳中校本课程 高一地理 探索宇宙 主讲: 赵小华 2007年

3 过去，而要在接近月球时准确、及时地“踩刹车”，进入环月飞行轨道。

难题二是与地球联系。无线电信号经过三十八万公里的传播会有很大衰减，用同样大小功率发射信号，“嫦娥一号”发射信号到达地球时，其强度不到地球静止轨道卫星发射信号的百分之一，在奔月途中和绕月过程中，“嫦娥一号”需要多高的“嗓门”才能被地面站接收？由于地球自转，中国境内地面站一天内只有十多个小时能看到绕月运行的“嫦娥一号”，其他时间如何联系？

难题三是实现高精度测量与控制。“嫦娥一号”在奔月途中和绕月飞行时，地面对其测量与控制要有非常高的精度，否则会“失之毫厘，谬以千里”。

难题四是确定方向。航天器在太空飞行，必须选定一定的天体作为参照物来确定空间方向，月球既没有可供参考的红外辐射，飞到月球附近的“嫦娥一号”又远离地球，无法再以地球作为参照物。

难题五是控制温度。“嫦娥一号”在空间飞行时，处在真空环境中并经受不同太阳光和月面反射光的照射，因而热环境变化剧烈，必须有一个高效可靠的热控系统，来保证携带的各种探测仪器处于合适的工作温度范围内。

难题六是保持轨道。月球重力场分布不均匀，质量密集地方月球引力加大，会把月球探测器拉向月球“怀抱”，这将使环绕月球飞行的“嫦娥一号”轨道在引力场作用下迅速变化。

难题七是进行姿态控制。“嫦娥一号”运行时需要“一心多用”，即它的探测设备要对准月球、太阳能电池帆板对准太阳、发射和接受天线则必须瞄向地球，也就是同时要对准月、日、地三个天体，解决三体定向问题；此外，“嫦娥一号”还要采用正飞和侧飞两种飞行姿态，更提高了姿态控制难度。

业内专家称，中国此番首次探月，与美国前苏联不同，跨越了较简单的掠月探测、硬着陆探测，直接采用绕月探测方式，起点高、难度大，但中国空间科学家工程师们勇于探索，先后攻克包括上述七方面在内的一个又一个难题。

四、嫦娥一号卫星搭载32首歌曲奔向月球

嫦娥一号卫星经过漫漫旅程到达38万公里之遥的月境，有32首歌曲与“嫦娥”一起，萦绕在千年梦想之地的轨道上。

这30首曲目是：《谁不说俺家乡好》《爱我中华》《歌唱祖国》《梁山伯与祝英台》《我的祖国》《走进新时代》《二泉映月》《黄河颂》《青藏高原》《长江之歌》《在希望的田野上》《春天的故事》《七子之歌》《我的中国心》《高山流水》《草原上升起不落的太阳》《阿里山姑娘》《贵妃醉酒》《难忘今宵》《歌声与微笑》《春节序曲》《半个月亮爬上来》《游园惊梦》《富饶省淳中校本课程 高一地理 探索宇宙 主讲: 赵小华 2007年

4 辽阔的阿拉善》《良宵》《十二木卡姆选曲》《东方之珠》《在那遥远的地方》《我是中国人》《但愿人长久》。

除这30首曲目外，嫦娥一号卫星搭载的还有两首“特别选用曲目”：《国歌》《东方红》。

五、中国可能在2020年开始实施载人登月

探月工程分为两大阶段：

第一阶段：是“绕、落、回”，这一阶段还属于无人探测范围，而嫦娥一号则是第一阶段中的第一步，就是绕月飞行探测，接下来在2013年到2017年实现探测器降落月球表面进行实地探测，就是“落”，2017年到2020年，实现月球采样后返回地球，这就是“回”。

第二阶段：真正实现“嫦娥奔月”也就是登陆月球要在探月工程的第二阶段实现，就是“探、登、驻”。

2020年以后具体开始“探、登、驻”的载人登月。实现登月以后，那就是要到火星了。人类征服太空是一步一步的。

六、各国掀起第二次探月高潮

1．美国拟2024年建成永久月球基地

2．俄罗斯拟2010年建成新型飞船，2025年登月

3．日本拟20后建成月球无人探测基地：

北京时间9月14日上午9点31分，日本探月卫星“月亮女神”号发射升空，主要任务是观测月球表面地形、研究元素分布等，日本研究人员称，这是日本2025年建立载人太空站第一步。日本科学家称，“月亮女神”计划是继几十年前美国“阿波罗”号登月计划之后世界上技术最为复杂的月球任务。

4．印度拟2020年实现宇航员登月

七、各国应联合开发月球

月球开发应该走国际联合，为人类拓展资源和能源，甚至将来需要向月球移民。