長(zhǎng)征火箭開創(chuàng)深空探測(cè)新里程

　　中新網(wǎng)10月1日電 10月1日，嫦娥二號(hào)繞月探測(cè)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心隨“長(zhǎng)三丙”運(yùn)載火箭發(fā)射升空，展開奔月之旅。這次發(fā)射，長(zhǎng)征火箭刻就了中國航天史上一個(gè)新的里程碑：中國從此完全掌握了地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射技術(shù)，為后續(xù)探月及深空探測(cè)工程的開展架設(shè)了新的“天梯”。

　　發(fā)射前夕，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心二號(hào)發(fā)射塔架前，中國航天科技集團(tuán)公司長(zhǎng)三甲系列火箭總指揮岑拯說：“掌握地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射技術(shù)，意味著我國不但可以順利地推進(jìn)‘落’和‘回’階段的后續(xù)探月工程，而且對(duì)我國今后有條件時(shí)進(jìn)行火星、金星等深空探測(cè)活動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。”

　　“二姑娘”和“三弟”的完美姻緣

　　如果把嫦娥二號(hào)衛(wèi)星比作“嫦娥”家族“二姑娘”的話，那么長(zhǎng)三丙火箭就是長(zhǎng)三甲火箭家族的“三弟”。嫦娥二號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了“二姑娘”和“三弟”的完美聯(lián)姻，可謂創(chuàng)造了中國航天器不同家族的傳世佳話。

　　“說到這樁‘婚姻’，還是探月專家們做的‘媒’呢！”岑拯說。

　　我國發(fā)射嫦娥一號(hào)衛(wèi)星使用的是長(zhǎng)三甲火箭，它是長(zhǎng)三甲火箭家族的“大哥”。它的穩(wěn)定發(fā)揮為其贏得了“金牌火箭”的美譽(yù)。

　　相比于嫦娥一號(hào)衛(wèi)星，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星增加了技術(shù)試驗(yàn)分系統(tǒng)，身量增加了130多公斤。同時(shí)，專家們考慮到地月轉(zhuǎn)移軌道需要推力更大的火箭把衛(wèi)星奔月的初速度提高到近11公里∕秒。而長(zhǎng)三甲火箭家族的“二弟”長(zhǎng)三乙火箭是目前我國推力最大的火箭，對(duì)于總重不到3噸的衛(wèi)星來說有些“有力用不完”。而有著兩個(gè)助推器的長(zhǎng)三丙火箭，正好可以滿足軌道和推力的要求。最終，我國的探月專家們決定把“二姑娘”許配給了“三弟”。

　　“除了考慮最有效地利用推力以外，專家們考慮的核心問題是火箭的可靠性。”岑拯介紹，長(zhǎng)三丙火箭自2007年6月首飛以來，已經(jīng)連續(xù)實(shí)現(xiàn)4次全勝的輝煌紀(jì)錄，而且該型火箭繼承了長(zhǎng)三甲火箭和長(zhǎng)三乙火箭多年來積累的可靠性經(jīng)驗(yàn)，是我國可靠性最高的火箭之一。

　　打造更快捷的登月“天梯”

　　有人做過這樣形象的比喻：嫦娥一號(hào)衛(wèi)星采用的調(diào)相發(fā)射軌道猶如讓衛(wèi)星通過“走步梯”的方式，在星箭分離后依靠自身的動(dòng)力達(dá)到奔月點(diǎn)，而嫦娥二號(hào)衛(wèi)星直接由火箭送入地月轉(zhuǎn)移軌道奔月口，好像坐的是“電梯”，一步到位。

　　這個(gè)比喻形象地說明了兩種發(fā)射方式的不同。

　　“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星發(fā)射的時(shí)候，考慮最多的是首次飛行的成功要求，所以采用了火箭的常規(guī)發(fā)射方式。嫦娥二號(hào)衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，一號(hào)衛(wèi)星已經(jīng)積累了成功的經(jīng)驗(yàn)，所以就采用了新的發(fā)射方式。”岑拯說。

　　新的發(fā)射方式對(duì)探月工程后續(xù)發(fā)展和深空探測(cè)具有非同一般的意義。

　　嫦娥二號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師黃江川介紹，對(duì)于月球探測(cè)和深空探測(cè)的航天器來說，其上天成本甚至是幾倍于同重量的黃金。因此，我國要想實(shí)現(xiàn)更大重量或者更遠(yuǎn)距離的空間探測(cè)，必須最充分地利用火箭的推力，減少衛(wèi)星燃料的消耗。也正是從這個(gè)意義上說，長(zhǎng)三丙火箭采用地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射嫦娥二號(hào)衛(wèi)星，實(shí)際上使我國月球探測(cè)和深空探測(cè)具有了一種全新的能力，打造了更快捷的“天梯”。

　　與此同時(shí)，這種地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射方式，可以大大縮短衛(wèi)星奔月的時(shí)間。相比于嫦娥一號(hào)衛(wèi)星，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星的奔月時(shí)間縮短了一半還多，預(yù)計(jì)112小時(shí)(近5天)即可到達(dá)月球。

　　專家指出，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射成功，充分驗(yàn)證了火箭直接把衛(wèi)星送上地月轉(zhuǎn)移軌道的技術(shù)和能力，將成為我國探月后續(xù)工程采用的軌道方式。

　　從“固定靶”到“移動(dòng)靶”

　　“從原理上講，火箭發(fā)射的不同軌道只是火箭最終達(dá)到點(diǎn)和最終速度的不同。其實(shí)，軌道設(shè)計(jì)很復(fù)雜。”中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院總體部長(zhǎng)三甲系列火箭主任設(shè)計(jì)師李聃介紹說。

　　地月轉(zhuǎn)移軌道的軌道設(shè)計(jì)要受到多方面因素的制約，其中主要包括火箭一級(jí)落區(qū)、測(cè)控覆蓋范圍和地月日三者之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

　　我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射的火箭，其一二級(jí)分離后，一級(jí)火箭的殼體和發(fā)動(dòng)機(jī)按規(guī)定要落在云南省特定的區(qū)域內(nèi)。在這個(gè)區(qū)域，已經(jīng)形成了發(fā)射時(shí)人員撤離的慣例，對(duì)地面人員的安全容易管理。所以設(shè)計(jì)軌道時(shí)，必須把一級(jí)火箭的落區(qū)限定在原有特定區(qū)域。這使火箭在一級(jí)飛行時(shí)的軌道沒有“自由發(fā)揮”的余地。

　　第二個(gè)因素是我國發(fā)射測(cè)控網(wǎng)的限制。在現(xiàn)階段，我國的測(cè)控網(wǎng)主要包括三個(gè)部分，一部分是我國陸上建設(shè)的測(cè)控站，另一部分是通過合作可以使用的外國陸上測(cè)控站，還有一部分就是我國目前在役使用的幾艘測(cè)控船。這些不同的設(shè)施構(gòu)成了我國火箭發(fā)射時(shí)可利用的測(cè)控網(wǎng)。

　　火箭發(fā)射時(shí)，測(cè)控系統(tǒng)要對(duì)火箭進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控。因此，其飛行軌道必須處于測(cè)控網(wǎng)覆蓋的范圍內(nèi)，這對(duì)一種新軌道的選擇形成了另一個(gè)很苛刻的限制。

　　第三個(gè)制約因素來自地月日的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。地月轉(zhuǎn)移軌道要求星箭分離時(shí)，衛(wèi)星必須處在奔月軌道的入口處，否則只有通過衛(wèi)星機(jī)動(dòng)的方式進(jìn)行軌道調(diào)整，違背了節(jié)省衛(wèi)星燃料的最基本要求。所以，對(duì)于火箭來說，必須把衛(wèi)星準(zhǔn)確送入軌道的入口處。

　　李聃介紹，把衛(wèi)星準(zhǔn)確送入軌道的入口處，就意味著星箭分離時(shí)衛(wèi)星具有符合要求的初速度、太陽翼必須處于太陽直射光線下以便衛(wèi)星有足夠的能源。“發(fā)射的時(shí)間不同，軌道的入口也不同，同時(shí)太陽直射光線的角度也會(huì)發(fā)生變化。”李耽說，“所以，必須嚴(yán)密考慮地月日三者之間的相互關(guān)系和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。相比于嫦娥一號(hào)衛(wèi)星發(fā)射時(shí)的火箭飛行軌道，本次發(fā)射由‘固定靶’升級(jí)為‘移動(dòng)靶’，難度自然大大增加。”

　　在嫦娥二號(hào)衛(wèi)星確定由長(zhǎng)三丙火箭發(fā)射后，中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院的專家認(rèn)真地設(shè)計(jì)了火箭的發(fā)射軌道。之后，又經(jīng)過來自全國的專家經(jīng)過多次反復(fù)核算，才最終確定下來。(陳全育)