解讀嫦娥三號飛天“軌跡”_中國訪談

活動標題

解讀嫦娥飛天“軌跡”

活動描述

時間：2013年12月13日 20：30
簡介：嫦娥三號目前在太空中已經進行了多次變軌，尤其是在12月10日再次成功變軌，從環月圓軌道降低到了橢圓軌道，並進入預定的月面著陸準備軌道。這次變軌對於此次任務來説有何意義？落月時嫦娥又會有怎樣的“大動作”？針對這些問題，今天嫦娥三號任務測控通信指揮部成員、軌道專家唐歌實做客中國網《中國訪談》為您解讀。

文字內容：

中國網:
“中國訪談世界對話”，歡迎各位收看！嫦娥三號目前在太空中已經進行了多次變軌，尤其是在12月10日晚上九點二十分，在太空飛行了九天的嫦娥三號飛船，再次成功變軌，從環月圓軌道降低到了橢圓軌道，並進入預定的月面著陸準備軌道。這次變軌對於此次任務來説有何意義？落月時嫦娥又會有怎樣的“大動作”呢？針對這些問題，今天我們非常榮幸地請到了嫦娥三號任務測控通信指揮部成員、軌道專家唐歌實。

2013-12-13 19:30:49
唐歌實:
大家好！

2013-12-13 19:34:28
中國網:
唐主任您好！歡迎您作客我們的節目！首先我們知道，您已經參加過兩次嫦娥任務，可以説嫦娥任務整個過程到目前為止您都在參與，您覺得這次任務和前兩次相比有什麼不同呢？

2013-12-13 19:34:51
唐歌實:
我首先從一號、二號、三號分別講一下它們的不同特點吧？嫦娥一號任務是先繞地球飛行了幾天再轉移到月球，在月球三次近月制動達到目標軌道；嫦娥二號任務是沒有繞地球飛行，直接入軌進入地月轉移軌道，它是在近月制動點經過了三次近月制動然後達到目標軌道。而這次嫦娥三號任務是直接進入地月轉移軌道，一次近月制動達到目標軌道。當然，整個轉移過程中，我們設計了三次中途修正，擇機根據軌道相應情況做一次到兩次中途修正。整個大的動作，嫦娥一號是軌道繞地球一圈，然後地月轉移，近月制動分三次；嫦娥二號是直接進入地月轉移，近月制動三次；嫦娥三號是直接進入地月轉移，近月制動一次完成。這幾個過程應該説能反映我們對整個軌道設計把握的準確力度是越來越成熟。

2013-12-13 19:35:06
中國網:
我們知道，這幾天嫦娥三號也在變軌，您能介紹一下這次嫦娥三號主要有哪幾次大的變軌活動？

2013-12-13 19:35:24
唐歌實:
這次嫦娥三號變軌的活動是，進入地面轉移之後設計了三次中途修正。我們根據實際軌道進行了兩次修正，到近月制動點進行了一次近月制動，這次制動是直接從地月轉移軌道變成環月的平均高度100公里的軌道。在環月軌道運作了4天之後進行了環月降軌，把它準備到為著陸做準備的100公里×15公里的軌道，這個降軌完了之後近月點到了15公里，為後續著陸做準備，再飛4天之後，就是在明天將在晚上9點左右進行動力下降，這是嫦娥三號一個最重要的任務，最後落月的過程就是靠這個動力下降完成。

2013-12-13 19:35:37
中國網:
這次嫦娥三號要實現月面軟著陸，可以説飛船離地球有幾十萬公里，萬里之遙，如何實現對嫦娥三號精確的變軌操控？

2013-12-13 19:35:54
唐歌實:
要説精確變軌首先要説從軌道測量、軌道確定，然後才是軌道控制。測量，是説我們要有手段測量航太器是個什麼樣的運動狀態，或獲取觀測量。根據這些狀態我們要確定這個軌道的運作，確定軌道的過程實際就是要知道航太器目前的狀態和預測它未來的狀態。變軌控制的話，就是我怎麼改變它未來的狀態進行變軌控制，我們實行變軌控制的話要靠精確的測量，精確的定軌和精確的軌道預報共同來組成這麼一個測量、確定、預報、控制的鏈條，才能實施精確變軌。

2013-12-13 19:36:05
中國網:
在12月10日，在太空飛行了九天的嫦娥三號飛船又實行了一次成功的變軌，從原來的環月圓軌道降低到了橢圓軌道，這次變軌的過程是有些特別的，您能否給我們介紹一下。

2013-12-13 19:36:20
唐歌實:
這次變軌的過程最特別的地方是，我們看不見它變軌，它在月球的背面，正好擋住我們的視線。這次變軌我們設計的難度是，在（月球）背面變軌，如果有些故障，不能關機的話，針對進來之後怎麼處置，我們也制定了一系列的預案；另一方面主要靠整個著陸器上的發動機和整個控制系統很精確地關機。所以，這次的難度是，過程中我們不可監視，不知道它會出現什麼故障，這樣我們在等待它變軌的過程中要做出很多應急預案。這次變軌的成功應該説意味著我們已經做好了對於動力下降的準備，因為這次變軌完了之後，近月點軌道高度已經達到15公里的高度。

2013-12-13 19:36:38
中國網:
在嫦娥三號進入月球背面的時候，我們進行了一系列的調整，這些調整來説是確保它在月球背面按照我們設定的軌道運作，這次對我們來説可能是第一次，進行這些操作的時候我們有把握嗎？

2013-12-13 19:36:52
唐歌實:
應該説我們還是非常相信嫦娥三號著陸器設計和製造的可靠性的。我們進行了大量的模擬演練和連試連測，整個航太器都能正常運作，我們提前把相關的控制參數和開關機時間注到航太器上，到時間它就會定時執行。

2013-12-13 19:37:05
中國網:
結果來看也非常順利。

2013-12-13 19:37:19
唐歌實:
是的，非常圓滿。

2013-12-13 19:37:33
中國網:
那麼嫦娥三號在這次成功變軌之後距離月球表面最近的距離達到了15公里，這個15公里也就是我們平常所説的馬拉松比賽的四分之一，把這個距離拿到地面來説並不是太近，拿到太空中它是一個怎樣的概念？

2013-12-13 19:37:44
唐歌實:
舉個例子，載人航太“天宮一號”距離地面是400—500公里範圍，早期的嫦娥一號距離月面是200公里，嫦娥二號距離月面是100公里，最近的距離月面，包括美國的月球探測器也有幾十公里到五十公里，所以，15公里相對距離月面相當近了。從月面運作速度來看，1秒鐘1.6公里，這15公里如果方向是朝著月面運作，15秒鐘就到月面了。這個比喻不一定恰當，但説明15公里的高度已經非常接近月面了。我們設計這個15公里一方面是盡可能為動力下降做準備，儘量靠近月球，但因為月球本身非球形，它的重力場受非球形的影響，我們不能夠再靠近了，再靠近，由於地形地貌等因素的影響會存在不小心撞到月面的風險，所以，我們選擇15公里是基於這樣的考慮和選擇的。

2013-12-13 19:37:59
中國網:
嫦娥三號從進入預定的月球著陸指定軌道到落月，這個期間它還會面臨著哪些考慮呢？

2013-12-13 19:38:11
唐歌實:
這個過程，到最後落月最重要的過程是動力下降的過程，這個過程應該説是全新的考驗，我們採用一個大的發動機減速，整個過程包括主減速、變推力下降、懸停、尋找平臺的地點、最後軟著陸，這是我們設計的全過程，也是這次任務很大的一個考驗。

2013-12-13 19:38:22
中國網:
剛才您也介紹到了接下來是動力下降段，這個階段中，嫦娥三號要完全依靠自主導航，而且完成降低高度，確定著陸點，實施軟著陸等一系列關鍵的動作，地面測控和人為干預基本處於無能為力的狀態，探測器系統副總指揮譚梅甚至把這個稱之為“黑色750秒”，您對此是怎麼看的呢？

2013-12-13 19:38:34
唐歌實:
美國電影中也定義為黑色多少時間，我記不太清楚了，這説明風險大。早期設計部門要做大量著陸實驗，這些實驗做完了，設計好了，上天之後，地面必須做一些必要的監視和判斷，別的沒有什麼手段，説它“黑色”是因為它一旦出故障，地面是沒有辦法的。

2013-12-13 19:38:48
中國網:
也就是説“黑色”的危險程度就在這兒？

2013-12-13 19:39:01
唐歌實:
對。

2013-12-13 19:39:12
中國網:
在嫦娥三號落月之後，著陸器和巡視器將分離，要進行互拍，這個動作要在月球表面來實現的，我們的測控系統是如何來實現這種遙操作的？

2013-12-13 19:39:23
唐歌實:
這次嫦娥三號任務和以往任務不同，除了動力下降之外，遙操作也是我們這次任務的新的亮點和難點。我們的測控系統，在飛控中心組建了遙操作的團隊，首先是巡視器、著陸器拍的圖像傳回地面，傳回地面之後，要把這些圖像進行處理、分析、定位、反演，根據地形地貌把巡視器走的路規劃出來。比如有個坡，坡度達到多少度巡視器就不能走，哪個地方有坑也不能過去，要把路徑規劃好。

規劃好了之後，還要把位置定準，要定出來往哪個方向走。定出來之後，兩器互拍。其實後續還有機械臂的操作，機械臂怎麼達到這個目標，要在地面把它算好，算好之後上傳到巡視器上，巡視器按照上傳的指令一步步走，實際這個過程我們可以叫“一步一動”，上面看到什麼圖像傳下來，下面處理操作完了再告訴上面的巡視器怎麼走。遙操作巡視器是天地不斷交互，不斷處理、分析、發出指令的過程。

2013-12-13 19:39:33
中國網:
這次巡視器還有一個非常可愛的名字叫“玉兔”，兩器互拍的環節被網友稱為嫦娥和玉兔的互拍，在整個互拍的過程中到底有哪些內容呢？它們要拍什麼呢？

2013-12-13 19:39:49
唐歌實:
其實互拍的過程最終的目的是玉兔要圍繞著著陸器好幾個點拍攝，拍到著陸器貼的那幅國旗，把中華人民共和國在月面上的國旗圖像拍下來傳回地面，就標誌著這次任務圓滿成功了。所以，這次互拍的過程最主要的是把國旗拍上傳回地面，這是我們定義的嫦娥三號任務的標誌性階段。

2013-12-13 19:40:00
中國網:
加上這次任務，您已經參加過三次嫦娥任務了，您的感受是什麼？

2013-12-13 19:40:13
唐歌實:
如果説感受的話，我感覺光説嫦娥任務還不夠。實際上我是1994年開始加入航太隊伍的，是從載人航太開始一直到嫦娥任務這麼走過來的，我想談幾點感受。

第一，我們航太事業日趨成熟，拿航太工程做例子，嫦娥一號、二號、三號，從嫦娥一號的時候，第一次離開地球到月球去。最開始從各種技術方面，雖然國外文獻、科學研究上都做了一些工作，但是真正對工程實施來説，要去實現地球到月球的飛行，然後繞著月球飛行，我們是心裏沒底的。所以，那時候我們從最基礎的模型研究和編制軟體去分析，再設計這個工程，那時候是第一次。

由於心裏沒底，所以，我們發射的衛星先圍繞著地球繞了幾圈，再把整個航太器狀況標得非常清楚之後，再進行地月轉移，到月球也不是進行一次近月制動，而是三次制動。因為月球我們以前沒有去過，所以“我”去的時候不敢靠近它，要遠遠地繞著看一看，再一步一步地往裏面走，所以，一號任務整個工程設計得非常保守——地球繞幾圈，月球要制動好幾次才下去，並且我們預定的高度是200公里，當時我們定這個200公里的時候專家都在擔心——軌道能不能達到這個精度，會不會撞到月球上去？

2013-12-13 19:40:25
唐歌實:
第二次，至少發射和轉移過程心裏有底了，設計的是一次入軌，直接進入地月轉移，但是近月制動這個過程我們還是沒有採用一些大的發動機，而是採用小的發動機，同時因為我們繞月球已經有一次了，第二次我們設計的高度是100公里，這個軌道就低多了，實際上我們在一號的時候也做了降低軌道的實驗，在二號我們就有把握到100公里不會撞上它，所以就設定100公里。

2013-12-13 19:40:45
中國網:
從原來200公里有擔心直接到100公里了。

2013-12-13 19:40:56
唐歌實:
是的。到嫦娥三號我們更近了一步，因為三號要落月，所以近月制動各種設計促使我們只能進行一次近月制動，三號就是一次近月制動達到100公里的軌道，這又是一個進步，相當於一次就到我們的目標點，這三次過程應該説越來越成熟。

2013-12-13 19:41:08
唐歌實:
第二，我們航太事業是繼承發展的過程，當時2004年，我們開始承擔嫦娥工程的時候，那時候我們北京中心完全在做載人航太的工作，接受了這個任務之後，因為整個軌道是個航太測控的基礎，但從軌道方面，月球的軌道，月球的心力，月球的重力場，地球月球轉移的過程，光壓的影響，各種技術我們都是沒有做過的，我們就以載人航太整個底層的技術和團隊為基礎開始學習調研，做這些工作。所以説，我們載人航太技術日趨成熟。

再就是基層發展，我們做載人航太隊伍，更早期是我們國家“兩彈一星”的老前輩把我們帶起來的，所以很多工程、測控技術基礎都是從那時候發展過來的，那個技術發展過來要追溯到更早，從更早期的“兩彈一星”技術慢慢延續到載人航太，並且在載人航太得到發展，並且載人航太技術進一步為月球探測提供了很好的技術支撐。

2013-12-13 19:43:38
唐歌實:
第三個感受，我們做這個航太工程大家都提到“萬人一桿槍”，這麼多人就做這一個任務，經過這麼多年的努力，一次任務就成功，我們可以叫齊心協力。這個齊心協力可以分很多方面，國家層面，從科學家到工程師，從設計部門到任務執行部門，從地面測控到航太器的研製，整個凝聚成了一個團隊來執行這個任務，所以這個齊心協力是從整個國家層面上的齊心協力。

就我們單位來説，整個這套飛控軟體系統涵蓋了早期研究的成果，涵蓋了上百萬行軟體代碼，軟體代碼連試連調測試過程那是經過了千辛萬苦，並且就是到現在，我們這個軟體要説它成熟度裏面，都還有可以挖掘的、深入的都是可以做，所以，要保證我們航太工程的圓滿，我們提的叫“萬無一失”，這個齊心協力是必須要做到的，我們這個團隊分成不同的分支，不同的部門，相互之間怎麼配合，整個軟體系統結合怎麼統一，怎麼規定，相互功能之間怎麼協同，這個齊心協力從文化層面上和技術層面上都有很深的內涵。

2013-12-13 19:43:51
唐歌實:
另外是奮力拼搏，拼搏不用説了，航太人大家多多少少都聽得到，我們航太發展那麼快，以這麼快的速度就從載人航太、月球探測，還有很多新的項目，我們項目叫“5+2”、“白+黑”，基本是沒日沒夜幹這個事兒，所以，我們這種航太精神帶動了航太隊伍的發展，並且我們這支航太隊伍非常年輕。我們以前老是説平均年齡不到30歲，現在慢慢年齡有所增長，但總之還是一支非常年輕的隊伍。我們以前有專家去國外訪問過，去俄羅斯交流，看到他們很多航太的都是五六十歲，六七十歲的人還在做這個工，年輕人真是不多。但我們這個團隊，到我們飛控中心去看看，年輕人居多，經過對年輕人培養，為航太事業後續的發展積澱了很強的實力。

2013-12-13 19:44:05
中國網:
我們知道接下來這個週末對嫦娥來説特別關鍵，對廣大觀眾和網友來説，您認為接下來的週末他們觀看直播的過程中有哪些精采的內容需要他們特別去關注一下？

2013-12-13 19:44:29
唐歌實:
首先第一個是明天晚上9點左右的動力下降，這是我們嫦娥三號著月的“黑色750秒”，這個過程應該看一看；另外是後天的兩器互拍的過程，最終成功地把我們的國旗圖像傳回地面，這應該是有代表性意義的。

2013-12-13 19:44:40
中國網:
讓我們共同期待著那一時刻的到來，也感謝您作客我們的節目，也感謝各位網友的收看！再會！

2013-12-13 19:44:51
中國網:
（責編：齊凱主持人：齊凱導播：龐睿攝像：郭天虎李雙江後期：龐瑞圖片：李佳）

2013-12-13 19:47:42