撩开“嫦娥”的面纱——专访“嫦娥一号”探月卫星总设计师兼总指挥叶培建

2003年11月本刊在全国媒体中率先刊登了中国空间技术研究院月球探测卫星工程论证组的文章《嫦娥工程——中国的绕月探测工程》，首次向国人披露了我国的探月计划．立即引起社会的广泛关注，一转眼两年时间过去了．随着“神舟”六号飞行的圆满成功，人们有理由把目光更多地集中到祖国的航天事业上来。那么．“嫦峨”工程进展如何？什么时候我国的飞行器光临月球，日前，本刊记者带着大家关心的问题，采访了中国科学院院士、“嫦娥一号”月球探测卫星总设计师和总指挥叶培建先生。[编者按]     

嫦娥一号卫星解读

“嫦娥一号”卫星拉开了中国“嫦娥工程”的大幕。如果说“嫦娥工程”中的五大系统谁也离不开谁的话，相对而言，“嫦娥一号”是整个工程的重中之重。因为，一方面，奔向38万千米的月球靠它，对月球进行拍照探测的靠它，向地球传回图像照片的还靠它，没有它，“嫦娥工程”就无从谈起。另一方面，“嫦娥一号”卫星系统不仅较之其它系统有不同的特点，     

嫦娥一号卫星的制导、导航与控制

嫦娥一号卫星是中国首颗月球卫星。卫星制导、导航与控制(GNC)任务复杂多变,对系统实时性、可靠性和精度要求较高。文章介绍嫦娥一号卫星GNC系统组成、控制方法、系统特点和典型飞行结果。     

嫦娥一号卫星紫外月球敏感器

探月工程是我国航天领域的又一项重大工程项目,嫦娥一号卫星是探月工程的第一步。嫦娥一号卫星首次采用了一种全新的光学姿态敏感器——紫外月球敏感器,实现在卫星环月飞行期间的姿态测量任务。紫外月球敏感器是一种以月球为姿态参考源的大视场成像式光学姿态敏感器,本文介绍其工作原理、功能与组成以及在轨飞行试验的相关情况。     

“嫦娥”计划后的话题

截至2008年8月1日14日，“嫦娥1”号卫星已正常工作9个月零9天，绕月飞行3042圈，卫星曾经安全度过2008年2月21日的月食，目前整星剩余燃料量约270千克。按计划，8月4日，“嫦娥1”号卫星将由现在约正飞姿态转入侧飞姿态。8月16日，“嫦娥1”号卫星将迎来第二次月食。有关专家表示，根据前一次度过月食的经验和对目前卫星状态的确认，“嫦娥1”号卫星能够安全度过第二次月食.     

中国“双星计划”首次实现对地空间“六点探测”

据来自国防科工委的消息，中国首颗绕月探测卫星“嫦娥一号”的两颗初样卫星正在进行总装测试。“嫦娥工程”进入关键一年。     

嫦娥一号卫星飞行控制模拟器的设计与研制

飞行控制模拟器,简称飞控模拟器,是飞控中心用来验证飞行程序和地面测控方案,训练操作人员的模拟仿真系统,为系统演练构造一个尽量逼真的任务环境.介绍了嫦娥一号飞控模拟器的功能、结构和使用模式.提出了带轨道根数跳时的新方法,使模拟器具备加速跳时至任意轨道段的能力,提高了任务演练的灵活性.建立了高精度轨道动力学模型,并首次在模拟器中直接嵌入了部分星载软件,大大提高了模拟器的保真度.同时专门设计了图形化的集中监控软件,方便了用户的操作和管理.该模拟器在嫦娥一号卫星任务准备中得到了充分的应用,为嫦娥一号卫星任务的圆满完成奠定了坚实的基础.根据该模拟器的开发经验,对未来模拟器的研制提出了几点建议.     

信息化技术在嫦娥一号卫星研制中的应用

嫦娥一号卫星首发成功,是我国航天事业发展的第三个里程碑。信息化技术在嫦娥一号卫星的管理、设计、加工及测试等各个环节都得到了充分应用,为确保高效、高质量地完成嫦娥一号卫星的研制任务起到了至关重要的作用。报告对嫦娥一号卫星的主要特点进行了归纳;全面回顾了在嫦娥一号卫星研制过程中信息化技术的应用情况及其成效;简要介绍了信息化技术在星上产品中的应用情况,详细阐述了信息化技术在制导、导航与控制(GNC)系统中的应用情况;并对信息化技术在飞控任务中的应用作了介绍。     

月面无人自动采样返回飞行程序设计与实现

针对嫦娥五号飞行程序多舱段、多任务、系统控制复杂的设计特点和难点,采用传统的飞行程序设计方法工作量大,状态控制困难,很难满足任务要求。提出了一种新的基于状态转移的方法对飞行程序进行系统建模,首先将整个飞行过程分解成若干模块状态机;然后针对每个模块状态机的功能划分为状态触发器、评估器、执行器和确认器,并分别开展建模设计;最后通过状态触发器和确认器将各个功能模块进行连接,形成整个飞行程序的有限状态机描述。相比传统方法,该方法具有通用性、可扩展性和可复用性等特点,对于规范飞行程序设计,描述复杂的飞行任务过程有很大的优势。采用该方法对嫦娥五号飞行程序进行了建模和设计,并给出了典型飞行过程的设计结果。在轨飞行试验结果表明,该方法可以满足飞行任务的要求,确保了嫦娥五号在轨飞行控制任务圆满成功。     

嫦娥一号绕月探测器轨道投入过程实时监测判定的原理与技术实现

深空探测任务中的轨道机动是保证探测器进入预定轨道的关键环节, 也是实际测控 任务中的重点和难点. 在轨道机动过程中, 探测器通过点火产生自身加速度, 此过程会造成飞行状态不稳定, 使得对卫星机动过程的预测和判定变得更加复杂. 针对这些问题, 结合中国第一个深空探测任务嫦娥一号(CE-1)卫星, 对其轨道机动段, 特别是近月点入轨制动这一关键弧段, 提出了基于视向速度对探测器飞行状态进行实时监测估计的原理和方法, 进一步建立了相应的实时监测系统, 并应用于实际工程任务, 同时对该系统的表现进行评估, 为未来深空探测中的类似问题提供了一种有效的解决方法.      

嫦娥奔月指日可待--中国探月路线大盘确定

今年3月1日，中国国家航天局局长局栾恩杰宣布：中国将在今年启动“嫦娥工程”，开展以月球探测为主的深空探测预先研究，并力争在三年之内，发身绕月飞行的月球探测卫星。目前，整个工程进展顺利，特别是几项关键技术取得突破，探月路线图也不确定。     

“嫦娥二号”卫星L2点角动量管理

对“嫦娥二号”(CE-2)卫星进入环绕日地拉格朗日L2点的李萨如轨道后卫星喷气卸载所产生的影响进行了研究.提出了一种利用光压力矩辅助卫星太阳电池翼角度调整进行角动量管理的方法.在轨试验表明,太阳光压强度足够对飞行在L2点环绕轨道上的CE-2卫星进行角动量管理,可以大幅度减少动量轮在轨喷气卸载的次数,有利于CE-2卫星的轨道维持.     

“嫦娥4号”自主运行任务的设计与实现

从自主运行需求获取、自主运行策略设计、自主运行任务实现3个方面对"嫦娥4号"自主运行任务进行研究。通过在轨飞行验证,"嫦娥4号"自主运行任务的实现除了完善自我诊断及重构能力,还增强了对未知风险的应对能力,增加核心设备的自主管理能力,保证关键事件完成的可靠性与精准性。不仅总结了重要的工程经验而且为未来深空自主运行任务的设计实现提供了直接而有力的技术支持。     

太空新航线

美火星探测器进入工作轨道；法国医生成功完成首例失重手术；日发射太阳研究卫星；小型空射诱饵飞行试验准备就绪；“月船”1探月器推迟发射；布拉瓦导弹第三次试验失败；台湾成功接收最后两艘基德级驱逐舰；嫦娥一号选定30首歌曲；     

四大相机记录探月精彩瞬间

"嫦娥二号"作为我国探月工程二期的先导星,肩负着验证部分关键技术,降低后续工程风险的重任。为此,工程研制人员除了为"嫦娥二号"卫星配置了清晰度更高,性能更好的CCD立体相机外,还特意为"嫦娥二号"打造了一套"全方位、多角度"的监视相机系统,用以密切监视卫星在奔月及环月飞行期间,星上重要设备的工作情况,并在卫星飞抵月球     

虹湾地区高分辨率成像轨控方案

为了获取分辨率更高的全月面图像数据,并对嫦娥三号任务预选着落区之一的虹湾地区进行高分辨率成像,“嫦娥二号”卫星提高了CCD立体相机的分辨率,并通过降轨机动进一步降低轨道高度,在远月点高度100km和近月点高度15 km的椭圆轨道(简称试验轨道)的近月点附近对虹湾地区进行高分辨率成像.由于卫星能源的限制,卫星在该轨道上不能长时间停留.为了保证成像质量,要求太阳高度角必须高于15°.另外,必须有足够的测控弧段来满足测定轨道精度要求.这些约束条件都对该轨道的控制实施方案设计提出了很高的要求.文章结合嫦娥一号任务的工程实践经验,基于中国自身的测控资源和测控条件,对试验轨道进行了特性分析,根据成像约束条件和测定轨要求,给出了试验轨道的控制计算方案,提出了固定开机时刻和燃料最优两种计算方法解算控制参数.计算结果和误差分析结果表明卫星在试验轨道内满足安全和成像要求,确认了该方案的正确性和可行性.     

"月城"观"嫦娥"——记"神箭神舟"杯中国航天50周年知识大赛获奖者的西昌之行

2007年10月23日,20名在2006年“神箭神舟”杯中国航天50周年知识大赛中获得二等奖的选手齐聚西昌卫星发射中心,去实现他们共同的心愿——观看“嫦娥一号”探月卫星的发射,让我们通过图片来一起感受他们这次的“月城”之旅吧。     

嫦娥二号再启程 航天封片载辉煌(上)

2010年10月1日18时59分57秒,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功将嫦娥二号卫星送入太空。嫦娥二号卫星此次启程,承担着为探月工程二期后续任务验证部分关键技术和为预选着陆区成像的重要任务。嫦     

为什么要在月球上建基地?

1989年美国前总统（老）布什提出要在21世纪的前10年重返月球。2004年1月14日，美国总统（小）布什又宣布美国的新太空计划，提出要在2020年前重新登月．并在月球上建立长期载人基地。2004年1月，我国“嫦娥工程”探月计划正式立项．预计2007年发射“嫦娥一号”绕月卫星，     

嫦娥一号卫星双轴天线轨迹规划

针对嫦娥一号卫星双轴天线指向地球的控制要求,给出双轴天线框架角的计算方法．根据地球可见条件及双轴天线转动角度和角速度的限制。确定星上双轴天线自主跟踪地球的范围．最后,在轨飞行试验结果验证了该方法的有效性．