38萬公里大飛躍
嫦娥一號在中國航天發(fā)展史上具有里程碑式的意義。它意味著我們的飛行器能離開地球到別的星球上進行深空探測。中國繞月探測工程月球應用科學首席科學家歐陽自遠，將之總結為“這是我們第一次離開地球”。
以往我們發(fā)射的都是地球衛(wèi)星，而嫦娥是月球衛(wèi)星；以前都是繞地球飛行，嫦娥要經過38萬公里飛到月球上去；以往飛行器最遠的軌道也只有8萬公里，現在這個月球衛(wèi)星要到38萬公里，這是一個很大的飛躍。
能否成功進入月球軌道，能否在飛行中成功實現8次以上變軌，能否實現多次近月制動，能否讓紫外敏感器準確進行姿態(tài)確定，能否實現遠程測控通信，都需要實現人造地球衛(wèi)星不具備的關鍵技術。
如何去？去了之后如何工作？都讓研究人員壓力不小。
在嫦娥一號衛(wèi)星總設計師葉培建、副總設計師孫澤洲的帶領下，“嫦娥”團隊開始了艱苦卓絕的技術攻關。為了讓“嫦娥”跨越如此遙遠的距離順利奔向月球，研制人員先后攻克了衛(wèi)星軌道設計、大幅度提升遠距離測控技術等多項技術難關。
國際上走在深空探測最前沿的國家，進行月球探測的第一步往往選擇“撞”或者“掠”，即利用撞向月球或者從月球身邊掠過的時間，對月球進行基本的探測，在掌握了月球的一些基本數據后再進行繞月飛行，而嫦娥一號衛(wèi)星起點就是“繞”！
怎樣才能選擇一條既精準又合適的地—月轉移軌道，并在異常復雜的太空環(huán)境下調整、維持和優(yōu)化軌道呢？這對設計人員來說是一個棘手的任務。他們通過極其精確的分析求解，建立中途修正的數學模型，同時巧妙利用調相軌道擴大發(fā)射窗口的能力。按照設計方案，嫦娥一號衛(wèi)星發(fā)射后先在三個調相軌道運行幾天，軌道周期分別是16、24和48小時，之后將奔月而去，并在抵達月球前“急剎車”，在繞月軌道上圍繞月球極地軌道做三次軌道調整后進入預定工作軌道。
需要克服的技術障礙還有很多，最大的問題就是天線無法接受到信號。地面最高的衛(wèi)星是3.6萬公里，但月球離地球38萬公里，嫦娥一號的信號傳到地球時將會以百倍速度下降。天線能量提高不了，地面就不能預演。
最終解放軍總裝備部在青島和新疆喀什站分別建了兩個大天線，直徑從12米加到18米。“可接受的信息余量大了一點，但到底行不行還是沒底。最后利用法國衛(wèi)星來檢測，才發(fā)現測控能力可以完成對嫦娥一號的跟蹤和測量”。
嫦娥一號衛(wèi)星經歷了很長的摸索、設計過程，在這個過程中研究人員不斷交流、碰撞、協(xié)作。嫦娥一號衛(wèi)星副總設計師孫澤洲說：“我們每個人都盡可能地去了解系統(tǒng)環(huán)境，并盡可能地讓別人認同這種了解，從而使很多棘手的問題得到了解決。”
嫦娥一號衛(wèi)星的先進在于應用成熟技術實現新的任務要求。“它的自主創(chuàng)新幅度非常大，這些創(chuàng)新的先進性和可靠性能否得到承認，對科研人員來說都是極大的考驗”，孫澤洲說，“我們的心總是懸著的”。
不留任何“殘余風險”
攻克了一個又一個難關，各種方案已經基本確定。2005年上半年，據我國氣象部門預測，嫦娥一號在一年的壽命期內不可避免的需經歷兩次月食！
這又是一個巨大的考驗！
月食發(fā)生時，太陽光被擋住，嫦娥一號就失去了能量的源泉。而且如果溫度太低，衛(wèi)星上的儀器將有可能凍結，無法工作！最重要的是，衛(wèi)星在軌運行期間的陰影期需要從原來的45分鐘延長到3小時，而在此期間衛(wèi)星需要運用蓄電池實現整星電源的供給。
趙小津說：“這種情況就要靠衛(wèi)星上的蓄電池進行供電，這樣一來衛(wèi)星上的蓄電池要經受很大的考驗，一個是低溫下放電的能力，一個是溫度的維持能力，再一個是耐受低溫的性能。”
面對突如其來的巨大挑戰(zhàn)，專家們并沒有方寸大亂。新一輪的工作開始有條不紊地進行。相關專家被迅速組織起來進行論證，從攻關論證入手，全面分析各種不確定性因素，改進了相關分系統(tǒng)的設計，對關鍵環(huán)節(jié)進行了專項試驗驗證。
最終，科研人員決定調整整星工作模式，對衛(wèi)熱設計和數管軟件進行了修改和完善。一方面盡量讓月食期間功率負載降下來；另一方面，組織技術人員運用了一些新技術，在熱控方面進行調整，以彌補整星熱量補充不夠的問題。
孫澤洲介紹說：“由于相關的數據不足，在設計時，我們遵循兩點理念，一是要盡量地去認知環(huán)境，二是要盡量降低環(huán)境模型的不確定性對系統(tǒng)的影響。”他要求大家“把實驗做充分了，把環(huán)境認知對了，把整個工作過程驗證好了”。
由于航天專家們對各種情況都做了詳細的考慮、研究，他們將未能預見的遺漏稱為“殘余風險”。衛(wèi)星副總師黃江川說：衛(wèi)星平臺是以“東方紅三號”為“骨架”的，但也是一顆新造的衛(wèi)星，有許多新的技術難題要攻克，我們該想的都想了，想到的工作也都做了，但沒有想到的或者說是經過專家評審論證了再出問題的就屬于是“殘余風險”了。
在制定中國探月計劃時，航天專家普遍達成共識：中國的月球探測計劃一定要起點高，有特色，有創(chuàng)新，技術上要有新的突破；既要與國際前沿接軌，又要緊密結合國情；既要跨越式發(fā)展，又要循序漸進。中國的航天工作者正用多年辛勤的工作實踐著這些要求。
“嫦娥”一期工程創(chuàng)造了中國航天器史上多個第一：第一個進入月球軌道的航天器；第一次在飛行中實現至少8次變軌的航天器；第一次使用紫外敏感器進行姿態(tài)確定的航天器；第一次實現遠程測控通信的航天器……祝賀你們，中國的航天科技工作者！
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