解读嫦娥三号飞天“轨迹”_中国访谈

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解读嫦娥飞天“轨迹”

活动描述

时间：2013年12月13日 20：30
简介：嫦娥三号目前在太空中已经进行了多次变轨，尤其是在12月10日再次成功变轨，从环月圆轨道降低到了椭圆轨道，并进入预定的月面着陆准备轨道。这次变轨对于此次任务来说有何意义？落月时嫦娥又会有怎样的“大动作”？针对这些问题，今天嫦娥三号任务测控通信指挥部成员、轨道专家唐歌实做客中国网《中国访谈》为您解读。

文字内容：

中国网:
“中国访谈世界对话”，欢迎各位收看！嫦娥三号目前在太空中已经进行了多次变轨，尤其是在12月10日晚上九点二十分，在太空飞行了九天的嫦娥三号飞船，再次成功变轨，从环月圆轨道降低到了椭圆轨道，并进入预定的月面着陆准备轨道。这次变轨对于此次任务来说有何意义？落月时嫦娥又会有怎样的“大动作”呢？针对这些问题，今天我们非常荣幸地请到了嫦娥三号任务测控通信指挥部成员、轨道专家唐歌实。

2013-12-13 19:30:49
唐歌实:
大家好！

2013-12-13 19:34:28
中国网:
唐主任您好！欢迎您作客我们的节目！首先我们知道，您已经参加过两次嫦娥任务，可以说嫦娥任务整个过程到目前为止您都在参与，您觉得这次任务和前两次相比有什么不同呢？

2013-12-13 19:34:51
唐歌实:
我首先从一号、二号、三号分别讲一下它们的不同特点吧？嫦娥一号任务是先绕地球飞行了几天再转移到月球，在月球三次近月制动达到目标轨道；嫦娥二号任务是没有绕地球飞行，直接入轨进入地月转移轨道，它是在近月制动点经过了三次近月制动然后达到目标轨道。而这次嫦娥三号任务是直接进入地月转移轨道，一次近月制动达到目标轨道。当然，整个转移过程中，我们设计了三次中途修正，择机根据轨道相应情况做一次到两次中途修正。整个大的动作，嫦娥一号是轨道绕地球一圈，然后地月转移，近月制动分三次；嫦娥二号是直接进入地月转移，近月制动三次；嫦娥三号是直接进入地月转移，近月制动一次完成。这几个过程应该说能反映我们对整个轨道设计把握的准确力度是越来越成熟。

2013-12-13 19:35:06
中国网:
我们知道，这几天嫦娥三号也在变轨，您能介绍一下这次嫦娥三号主要有哪几次大的变轨活动？

2013-12-13 19:35:24
唐歌实:
这次嫦娥三号变轨的活动是，进入地面转移之后设计了三次中途修正。我们根据实际轨道进行了两次修正，到近月制动点进行了一次近月制动，这次制动是直接从地月转移轨道变成环月的平均高度100公里的轨道。在环月轨道运行了4天之后进行了环月降轨，把它准备到为着陆做准备的100公里×15公里的轨道，这个降轨完了之后近月点到了15公里，为后续着陆做准备，再飞4天之后，就是在明天将在晚上9点左右进行动力下降，这是嫦娥三号一个最重要的任务，最后落月的过程就是靠这个动力下降完成。

2013-12-13 19:35:37
中国网:
这次嫦娥三号要实现月面软着陆，可以说飞船离地球有几十万公里，万里之遥，如何实现对嫦娥三号精确的变轨操控？

2013-12-13 19:35:54
唐歌实:
要说精确变轨首先要说从轨道测量、轨道确定，然后才是轨道控制。测量，是说我们要有手段测量航天器是个什么样的运动状态，或获取观测量。根据这些状态我们要确定这个轨道的运行，确定轨道的过程实际就是要知道航天器目前的状态和预测它未来的状态。变轨控制的话，就是我怎么改变它未来的状态进行变轨控制，我们实行变轨控制的话要靠精确的测量，精确的定轨和精确的轨道预报共同来组成这么一个测量、确定、预报、控制的链条，才能实施精确变轨。

2013-12-13 19:36:05
中国网:
在12月10日，在太空飞行了九天的嫦娥三号飞船又实行了一次成功的变轨，从原来的环月圆轨道降低到了椭圆轨道，这次变轨的过程是有些特别的，您能否给我们介绍一下。

2013-12-13 19:36:20
唐歌实:
这次变轨的过程最特别的地方是，我们看不见它变轨，它在月球的背面，正好挡住我们的视线。这次变轨我们设计的难度是，在（月球）背面变轨，如果有些故障，不能关机的话，针对进来之后怎么处置，我们也制定了一系列的预案；另一方面主要靠整个着陆器上的发动机和整个控制系统很精确地关机。所以，这次的难度是，过程中我们不可监视，不知道它会出现什么故障，这样我们在等待它变轨的过程中要做出很多应急预案。这次变轨的成功应该说意味着我们已经做好了对于动力下降的准备，因为这次变轨完了之后，近月点轨道高度已经达到15公里的高度。

2013-12-13 19:36:38
中国网:
在嫦娥三号进入月球背面的时候，我们进行了一系列的调整，这些调整来说是确保它在月球背面按照我们设定的轨道运行，这次对我们来说可能是第一次，进行这些操作的时候我们有把握吗？

2013-12-13 19:36:52
唐歌实:
应该说我们还是非常相信嫦娥三号着陆器设计和制造的可靠性的。我们进行了大量的模拟演练和连试连测，整个航天器都能正常运行，我们提前把相关的控制参数和开关机时间注到航天器上，到时间它就会定时执行。

2013-12-13 19:37:05
中国网:
结果来看也非常顺利。

2013-12-13 19:37:19
唐歌实:
是的，非常圆满。

2013-12-13 19:37:33
中国网:
那么嫦娥三号在这次成功变轨之后距离月球表面最近的距离达到了15公里，这个15公里也就是我们平常所说的马拉松比赛的四分之一，把这个距离拿到地面来说并不是太近，拿到太空中它是一个怎样的概念？

2013-12-13 19:37:44
唐歌实:
举个例子，载人航天“天宫一号”距离地面是400—500公里范围，早期的嫦娥一号距离月面是200公里，嫦娥二号距离月面是100公里，最近的距离月面，包括美国的月球探测器也有几十公里到五十公里，所以，15公里相对距离月面相当近了。从月面运行速度来看，1秒钟1.6公里，这15公里如果方向是朝着月面运行，15秒钟就到月面了。这个比喻不一定恰当，但说明15公里的高度已经非常接近月面了。我们设计这个15公里一方面是尽可能为动力下降做准备，尽量靠近月球，但因为月球本身非球形，它的重力场受非球形的影响，我们不能够再靠近了，再靠近，由于地形地貌等因素的影响会存在不小心撞到月面的风险，所以，我们选择15公里是基于这样的考虑和选择的。

2013-12-13 19:37:59
中国网:
嫦娥三号从进入预定的月球着陆指定轨道到落月，这个期间它还会面临着哪些考虑呢？

2013-12-13 19:38:11
唐歌实:
这个过程，到最后落月最重要的过程是动力下降的过程，这个过程应该说是全新的考验，我们采用一个大的发动机减速，整个过程包括主减速、变推力下降、悬停、寻找平台的地点、最后软着陆，这是我们设计的全过程，也是这次任务很大的一个考验。

2013-12-13 19:38:22
中国网:
刚才您也介绍到了接下来是动力下降段，这个阶段中，嫦娥三号要完全依靠自主导航，而且完成降低高度，确定着陆点，实施软着陆等一系列关键的动作，地面测控和人为干预基本处于无能为力的状态，探测器系统副总指挥谭梅甚至把这个称之为“黑色750秒”，您对此是怎么看的呢？

2013-12-13 19:38:34
唐歌实:
美国电影中也定义为黑色多少时间，我记不太清楚了，这说明风险大。早期设计部门要做大量着陆实验，这些实验做完了，设计好了，上天之后，地面必须做一些必要的监视和判断，别的没有什么手段，说它“黑色”是因为它一旦出故障，地面是没有办法的。

2013-12-13 19:38:48
中国网:
也就是说“黑色”的危险程度就在这儿？

2013-12-13 19:39:01
唐歌实:
对。

2013-12-13 19:39:12
中国网:
在嫦娥三号落月之后，着陆器和巡视器将分离，要进行互拍，这个动作要在月球表面来实现的，我们的测控系统是如何来实现这种遥操作的？

2013-12-13 19:39:23
唐歌实:
这次嫦娥三号任务和以往任务不同，除了动力下降之外，遥操作也是我们这次任务的新的亮点和难点。我们的测控系统，在飞控中心组建了遥操作的团队，首先是巡视器、着陆器拍的图象传回地面，传回地面之后，要把这些图象进行处理、分析、定位、反演，根据地形地貌把巡视器走的路规划出来。比如有个坡，坡度达到多少度巡视器就不能走，哪个地方有坑也不能过去，要把路径规划好。

规划好了之后，还要把位置定准，要定出来往哪个方向走。定出来之后，两器互拍。其实后续还有机械臂的操作，机械臂怎么达到这个目标，要在地面把它算好，算好之后上传到巡视器上，巡视器按照上传的指令一步步走，实际这个过程我们可以叫“一步一动”，上面看到什么图象传下来，下面处理操作完了再告诉上面的巡视器怎么走。遥操作巡视器是天地不断交互，不断处理、分析、发出指令的过程。

2013-12-13 19:39:33
中国网:
这次巡视器还有一个非常可爱的名字叫“玉兔”，两器互拍的环节被网友称为嫦娥和玉兔的互拍，在整个互拍的过程中到底有哪些内容呢？它们要拍什么呢？

2013-12-13 19:39:49
唐歌实:
其实互拍的过程最终的目的是玉兔要围绕着着陆器好几个点拍摄，拍到着陆器贴的那幅国旗，把中华人民共和国在月面上的国旗图象拍下来传回地面，就标志着这次任务圆满成功了。所以，这次互拍的过程最主要的是把国旗拍上传回地面，这是我们定义的嫦娥三号任务的标志性阶段。

2013-12-13 19:40:00
中国网:
加上这次任务，您已经参加过三次嫦娥任务了，您的感受是什么？

2013-12-13 19:40:13
唐歌实:
如果说感受的话，我感觉光说嫦娥任务还不够。实际上我是1994年开始加入航天队伍的，是从载人航天开始一直到嫦娥任务这么走过来的，我想谈几点感受。

第一，我们航天事业日趋成熟，拿航天工程做例子，嫦娥一号、二号、三号，从嫦娥一号的时候，第一次离开地球到月球去。最开始从各种技术方面，虽然国外文献、科学研究上都做了一些工作，但是真正对工程实施来说，要去实现地球到月球的飞行，然后绕着月球飞行，我们是心里没底的。所以，那时候我们从最基础的模型研究和编制软件去分析，再设计这个工程，那时候是第一次。

由于心里没底，所以，我们发射的卫星先围绕着地球绕了几圈，再把整个航天器状况标得非常清楚之后，再进行地月转移，到月球也不是进行一次近月制动，而是三次制动。因为月球我们以前没有去过，所以“我”去的时候不敢靠近它，要远远地绕着看一看，再一步一步地往里面走，所以，一号任务整个工程设计得非常保守——地球绕几圈，月球要制动好几次才下去，并且我们预定的高度是200公里，当时我们定这个200公里的时候专家都在担心——轨道能不能达到这个精度，会不会撞到月球上去？

2013-12-13 19:40:25
唐歌实:
第二次，至少发射和转移过程心里有底了，设计的是一次入轨，直接进入地月转移，但是近月制动这个过程我们还是没有采用一些大的发动机，而是采用小的发动机，同时因为我们绕月球已经有一次了，第二次我们设计的高度是100公里，这个轨道就低多了，实际上我们在一号的时候也做了降低轨道的实验，在二号我们就有把握到100公里不会撞上它，所以就设定100公里。

2013-12-13 19:40:45
中国网:
从原来200公里有担心直接到100公里了。

2013-12-13 19:40:56
唐歌实:
是的。到嫦娥三号我们更近了一步，因为三号要落月，所以近月制动各种设计促使我们只能进行一次近月制动，三号就是一次近月制动达到100公里的轨道，这又是一个进步，相当于一次就到我们的目标点，这三次过程应该说越来越成熟。

2013-12-13 19:41:08
唐歌实:
第二，我们航天事业是继承发展的过程，当时2004年，我们开始承担嫦娥工程的时候，那时候我们北京中心完全在做载人航天的工作，接受了这个任务之后，因为整个轨道是个航天测控的基础，但从轨道方面，月球的轨道，月球的心力，月球的重力场，地球月球转移的过程，光压的影响，各种技术我们都是没有做过的，我们就以载人航天整个底层的技术和团队为基础开始学习调研，做这些工作。所以说，我们载人航天技术日趋成熟。

再就是基层发展，我们做载人航天队伍，更早期是我们国家“两弹一星”的老前辈把我们带起来的，所以很多工程、测控技术基础都是从那时候发展过来的，那个技术发展过来要追溯到更早，从更早期的“两弹一星”技术慢慢延续到载人航天，并且在载人航天得到发展，并且载人航天技术进一步为月球探测提供了很好的技术支撑。

2013-12-13 19:43:38
唐歌实:
第三个感受，我们做这个航天工程大家都提到“万人一杆枪”，这么多人就做这一个任务，经过这么多年的努力，一次任务就成功，我们可以叫齐心协力。这个齐心协力可以分很多方面，国家层面，从科学家到工程师，从设计部门到任务执行部门，从地面测控到航天器的研制，整个凝聚成了一个团队来执行这个任务，所以这个齐心协力是从整个国家层面上的齐心协力。

就我们单位来说，整个这套飞控软件系统涵盖了早期研究的成果，涵盖了上百万行软件代码，软件代码连试连调测试过程那是经过了千辛万苦，并且就是到现在，我们这个软件要说它成熟度里面，都还有可以挖掘的、深入的都是可以做，所以，要保证我们航天工程的圆满，我们提的叫“万无一失”，这个齐心协力是必须要做到的，我们这个团队分成不同的分支，不同的部门，相互之间怎么配合，整个软件系统结合怎么统一，怎么规定，相互功能之间怎么协同，这个齐心协力从文化层面上和技术层面上都有很深的内涵。

2013-12-13 19:43:51
唐歌实:
另外是奋力拼搏，拼搏不用说了，航天人大家多多少少都听得到，我们航天发展那么快，以这么快的速度就从载人航天、月球探测，还有很多新的项目，我们项目叫“5+2”、“白+黑”，基本是没日没夜干这个事儿，所以，我们这种航天精神带动了航天队伍的发展，并且我们这支航天队伍非常年轻。我们以前老是说平均年龄不到30岁，现在慢慢年龄有所增长，但总之还是一支非常年轻的队伍。我们以前有专家去国外访问过，去俄罗斯交流，看到他们很多航天的都是五六十岁，六七十岁的人还在做这个工，年轻人真是不多。但我们这个团队，到我们飞控中心去看看，年轻人居多，经过对年轻人培养，为航天事业后续的发展积淀了很强的实力。

2013-12-13 19:44:05
中国网:
我们知道接下来这个周末对嫦娥来说特别关键，对广大观众和网友来说，您认为接下来的周末他们观看直播的过程中有哪些精采的内容需要他们特别去关注一下？

2013-12-13 19:44:29
唐歌实:
首先第一个是明天晚上9点左右的动力下降，这是我们嫦娥三号着月的“黑色750秒”，这个过程应该看一看；另外是后天的两器互拍的过程，最终成功地把我们的国旗图象传回地面，这应该是有代表性意义的。

2013-12-13 19:44:40
中国网:
让我们共同期待着那一时刻的到来，也感谢您作客我们的节目，也感谢各位网友的收看！再会！

2013-12-13 19:44:51
中国网:
（责编：齐凯主持人：齐凯导播：庞睿摄像：郭天虎李双江后期：庞瑞图片：李佳）

2013-12-13 19:47:42