嫦娥二号:中國探月計劃中的第二顆繞月人造衛星-中文百科頻道

簡介

“嫦娥二号”是中國探月工程二期的先導星，其重要任務之一是要對“嫦娥三号”的着陸區進行高精度成像，因此其繞月飛行高度由“嫦娥一号”時的200公裡降低到100公裡。“嫦娥二号”CCD相機的精度也由“嫦娥一号”時的120米的分辨率提高到10米以内。其他主要技術性突破有：入軌時間縮減一半；繞行高度降低一半；無線電傳輸頻率更高；激光發射頻率提高5倍；傳輸速率提高1倍等。

2010年10月1日18時59分57秒，“嫦娥二号”衛星在西昌發射中心發射。

發射簡介

發射概況

嫦娥二号衛星是利用嫦娥一号備份星研制的，2010年10月1日18時59分57秒，長征火箭在西昌衛星發射中心點火，19時整成功發射。在飛行後的29分53秒時，星箭分離，衛星進入軌道。19時56分太陽能帆闆成功展開。飛入指定軌道。嫦娥二号工程的實施創造了航天領域多項“世界第一”：首次獲得7米分辨率全月球立體影像，首次從月球軌道出發飛赴日地拉格朗日12點進行科學探測，首次對圖塔蒂斯小行星近距離交會探測并獲得10米分辨率的小行星圖像。

發射時間

據發射中心工作人員介紹，嫦娥二号最終從2号塔位發射升空。2010年9月26日，西昌衛星發射中心的移動塔開始向2号固定發射塔靠攏。中國探月工程新聞發言人正式宣布，嫦娥二号将于2010年10月1日的18時59分57秒在西昌衛星發射中心發射到月球，開始了月球之旅。

嫦娥二号”運載火箭兩個助推器殘骸分别墜落貴州金沙縣和四川古蔺縣。

深空探測

進入月球軌道後，嫦娥二号進行了20個月的繞月飛行和科學探測，于2011年06月09日下午4時50分05秒嫦娥二号飛離月球軌道，飛向150萬公裡外的第2拉格朗日點進行深空探測。此次嫦娥二号主要測試深空探測能力，嫦娥二号最為重要的任務是到達預定的區域，為以後進行火星等其他深空探測打下良好的基礎，并儲備一些寶貴的信息材料。成為第一顆直接從月球軌道飛向深空軌道的衛星。

2013年1月5日23時46分，剛剛成功飛越探測圖塔蒂斯小行星的嫦娥二号衛星，在北京航天飛行控制中心的精确控制下，突破1000萬公裡，這标志着我國深空探測飛行控制能力得到新的躍升。

與近地飛行器8萬公裡、嫦娥一号衛星38萬公裡的距離相比，此次1000萬公裡是中國航天器迄今為止到達的最遠距離。此前，北京航天飛控中心精确控制嫦娥二号衛星，在世界上首次實現從月球軌道出發，進入距離地球約150萬公裡遠的日地系統拉格朗日L2點環繞軌道，成功飛越700萬公裡外的圖塔蒂斯小行星。

北京航天飛行控制中心總工程師周建亮介紹說，嫦娥二号突破了多項深空探測飛控關鍵技術，首次實現并掌握了1000萬公裡遠的軌道設計與控制技術，在燃料最優化分析利用、軌道衰變規律等方面也取得了豐碩的成果。

2013年2月28日10時18分，嫦娥二号衛星與地球間距離成功突破2000萬公裡，标志着中國月球及深空探測能力實現新的躍升。衛星狀态良好，各項飛控事件執行正常，嫦娥二号衛星正繼續向更遠的深空飛行。

嫦娥二号作為二期工程先導星，承擔着為月面軟着陸驗證部分關鍵技術，并對後續預選着陸區實施精确探測的使命。

2013年7月14日1時許，已成為我國首個人造太陽系小行星的嫦娥二号衛星與地球間距離突破5000萬公裡，再次刷新“中國高度”。衛星狀态良好，正繼續向更遠的深空飛行。

2013年11月26日，已突破6100萬公裡。并在離地途中為2013年12月2日淩晨将要發射的“嫦娥三号”探測器驗證了部分關鍵并詳細勘察了落月區域。

2013年12月16日，作為嫦娥三号的先導星，嫦娥二号已成為中國首個人造太陽系小行星，飛行到距離地球6500萬公裡深空，還在飛往更遠的深空。

飛掠行星

“嫦娥二号”在拉格朗日2點環繞軌道上飛行了235天，出色地完成了觀察太陽的任務後，于2012年4月15日受

控飛翔距離地球大約1000萬千米深邃的太陽系空間。現已突破6100萬千米，還将繼續飛翔。

“嫦娥二号”衛星于2012年12月13日成功飛抵距地球約700萬公裡遠的深空，以10.73公裡/秒的相對速度，與國際編号4179的圖塔蒂斯小行星由遠及近擦身而過，當日16時30分09秒，嫦娥二号與“戰神”圖塔蒂斯小行星相對距離達到3.2公裡，首次實現中國對小行星的飛越探測。

工程收官

國防科工局2012年12月15日發布消息稱，“嫦娥二号”衛星12月13日飛離日地拉格朗日L2點195天後，成功飛抵距地球約700萬公裡遠的深空，與圖塔蒂斯小行星由遠及近擦身而過，中國對小行星的飛越探測[8]。交會時“嫦娥二号”星載監視相機還對小行星進行光學成像，這也是國際上首次實現對圖塔蒂斯近距離探測[8]。至此，“嫦娥二号”再拓展試驗圓滿成功，“嫦娥二号”工程完美收官[8]。

飛行數據

繞月高度：100千米　飛行速度：1.5千米/秒。

由于嫦娥二号衛星第一次軌道中途修正效果非常好，衛星運行一切正常，原計劃進行的第二次軌道中途修正取消。據專家介紹，軌道中途修正的目标就是把衛星在原有軌道上的速度增量拉下來，把增量控制在10米每秒以下，根據10月2日下午的數字來看，這個速度增量還不到1米/秒。

據介紹，嫦娥二号衛星原計劃要進行三次軌道修正，由于首次修正已經實現了初步的目标，第二次修正、第三次修正就沒有必要了，軌道修正的目的就是要把衛星調整到抵達月球100千米近月點進行制動時的速度，因而中途修正是這次關鍵太空“刹車”的基礎。據了解，從嫦娥二号衛星發射到抵達距月球100千米的時間大約為5天。

嫦娥之路

一、射向天空，飛向月球

二、X射線譜儀

三、γ射線譜儀

四、激光高度計

五、太陽高能粒子探測器

六、微波探測儀

七、太陽風離子探測器

八、490N發動機

九、測控全向天線

十、高速船微波直接調節器

主要任務

“嫦娥二号”主要任務是獲得更清晰、更詳細的月球表面影像數據和月球極區表面數據，因此衛星上搭載的CCD照相機的分辨率将更高，其他探測設備也将有所改進。為“嫦娥三号”實現月球軟着陸進行部分關鍵技術試驗，并對嫦娥三号着陸區進行高精度成像。

進一步探測月球表面元素分布、月壤厚度、地月空間環境等六大任務。

運行時間

探月工程副總設計師孫輝先透露：“實際上，嫦娥二号是嫦娥一号的備用星。”,發射嫦娥一号時，為确保繞月飛行的成功，準備了兩顆衛星。“如果嫦娥一号沒有實現當初的目标，可能就會發射這顆備用星，嫦娥一号的任務圓滿完成了，這顆衛星就成為我國探月工程二期衛星的先導星了。”

孫輝先透露，作為嫦娥三号的先導星,嫦娥二号的任務将持續半年。到2011年4月1日，嫦娥二号已經達到半年設計壽命，衛星系統狀态良好，衛星燃料剩餘仍然充足。工程各有關方面正在研究論證，賦予嫦娥二号更多的使命。

發射意義

十大使命

（試驗使命）

一、配合運載火箭驗證地月轉移軌道直接發射技術；

二、驗證距月面100千米近月制動的月球軌道捕獲技術；

三、驗證100千米×15千米軌道機動與飛行技術；

四、對二期工程的備選着陸區進行高分辨率成像試驗；

五、搭載輕小型化X頻段深空應答機，配合我國新建的X頻段地面測控站，試驗X頻段測控技術；

六、試驗遙測信道低密度奇偶校驗碼（LDPC）編碼技術，月地高速數據傳輸技術及降落相機技術；

（探測使命）

七、獲取更高精度月球表面三維影像，分辨率由嫦娥一号衛星的120米提高至優于10米；

八、探測月球物質成分；

九、探測月壤特性；

十、探測地月與近月空間環境。

八大技術

已經發射的嫦娥二号新開辟地月之間的“直航航線”，即直接發射至地月轉移軌道，這已使嫦娥二号的地月飛行時間縮短至不到5天。我國探月工程高級顧問、嫦娥一号衛星探月工程首席科學家歐陽自遠院士在最新出版的《航天器工程》期刊上發表文章，透露嫦娥二号有八大技術改進。

“承前啟後，持續發展”，這是歐陽院士對嫦娥二号承載使命的概述。他表示，嫦娥二号作為探月二期工程的先導星，在工程上的主要任務是試驗驗證與月面軟着陸相關的部分關鍵技術和新設備，試驗新的奔月軌道，降低探月工程二期的技術風險；其在科學上的首要任務是對月面着陸區進行詳查，精細地測繪着陸區的地形地貌。總體來講，嫦娥二号執行的是對月球“精細探測”的任務，以利于今後嫦娥三号能夠安全地在月球表面軟着陸，它的表現将為探月二期的實施成功奠定科學和技術基礎。相對嫦娥一号來說，嫦娥二号做了多方面改進和提高，歐陽院士将其概括為八個方面：

第一嫦娥二号與嫦娥一号的軌道設計不同，這次發射的嫦娥二号将新開辟地月之間的“直航航線”，即直接發射至地月轉移軌道，這将使嫦娥二号的地月飛行時間大大縮短；

第二，嫦娥二号衛星将在距月球表面約100千米高度的極軌軌道上繞月運行，較嫦娥一号距月表200千米的軌道要低，有利于對重點地區做出精細測繪；

第三，嫦娥二号直飛月球的方式對運載火箭的入軌精度和入軌速度提出了更高要求，執行此次任務長征三号丙火箭，較之前護送嫦娥一号上天的長征三号甲火箭增加了兩個助推器；

第四，為獲得着陸區的精細地形數據，嫦娥二号激光高度計在月面上留下的“激光足印”間距更小，激光測距精度也可達5米，從而獲得月球上幾個重點區域的高密度高程測量數據；

第五，嫦娥二号所攜帶的CCD立體相機的空間分辨率由嫦娥一号時期的120米左右提高到小于10米，其他探測設備也将有所改進，所探測到的有關月球的數據将更加詳實。

第六，嫦娥二号的主要科學目标是對月球着陸區和其他重點區域進行精細測繪、立體成像，精細探測月面的元素成分與分布，月壤的電磁特性、粒度緯度和月壤層厚度，近月空間的環境等。嫦娥二号将獲得的這些更高空間分辨率的探測數據可以與嫦娥一号的探測數據進行互相校核；

第七，嫦娥二号将演練嫦娥三号軟着陸前的15千米×100千米橢圓軌道，這是探月衛星首次如此近地接近月表；

第八，根據月球探測二期工程的要求，新增了X頻段的測控，使得我國深空測控通信能力将擴展到“地球——火星”間的距離。

重要參數

技術突破

1、嫦娥二号衛星重量為2480公斤；

2、發射嫦娥二号的長征三号丙運載火箭全長54．84米，起飛質量345噸，運載能力為3．8噸，嫦娥二号發射将是長征系列火箭的第131次飛行；

3、火箭把嫦娥二号送入遠地點高度接近38萬公裡的直接奔月軌道，而嫦娥一号的入軌點遠地點高度隻有約5100公裡；

4、由于采用了不同的軌道設計，嫦娥二号約用5天（120小時）即可到達月球，比嫦娥一号12天的奔月時間大大縮短；

5、衛星環繞月球飛行的軌道高度為100公裡，比嫦娥一号距月球近了100公裡；

6、衛星上新研制的相機，能夠将對月拍攝圖像的分辨率從嫦娥一号的120米提高到10米左右；

7、嫦娥二号的設計壽命為半年，嫦娥一号的設計壽命是一年，實際壽命是494天，其中環月運行482天；

8、火箭系統和衛星系統共有8萬多個元器件，在空中點火起爆的火工品達200多種。

攜帶的科學儀器

1.CCD立體相機

2.γ射線譜儀

3.激光高度計

4.太陽高能粒子探測器

5.微波探測儀

6.太陽風粒子探測器

7.X射線譜儀

與嫦娥一号的區别

“嫦娥二号”原本是“嫦娥一号”的備份衛星，因此兩顆星在外形和重量上并沒有太大差别。不過它的繞月飛行軌道由嫦娥一号時的200公裡高度降低到100公裡，這樣它就能把月球看得更清楚了。為此，科研人員為它安裝了分辨率為10米的CCD相機，這就比嫦娥一号120米分辨率的相機拍得更清晰、更詳細。

“嫦娥二号”與“嫦娥一号”相比還有幾點不同，具體體現在着陸方式與相機分辨率等方面。

着陸方式：軟vs硬

“嫦娥二号”有望采取軟着陸的方式降落月球，來驗證軌道控制等相關技術。“嫦娥一号”衛星受控撞擊月球表面，來進行“變軌”試驗。通過對撞擊月球表面瞬間的影像拍攝等方式，為之後探測器在月球軟着陸收集科學試驗數據。

空間分辨率：CCDvs普通

“嫦娥二号”一個重要特點是，其搭載的CCD相機分辨率比“嫦娥一号”高出許多，能獲得更清晰、更詳細的月球表面影像數據和月球極區表面數據。而“嫦娥一号”采用相對普通的照相機空間分辨率：10米vs120米。在科學上，空間分辨率是越小越清晰。

科學目标

嫦娥二号延續嫦娥一号的科學目标，對月球表面元素分布、月壤厚度、地月空間環境等做更進一步的科學探測。按照規劃，中國的“嫦娥三号”衛星将攜帶月球車在月面着陸，因此，“嫦娥二号”的一個重要任務就是要為“嫦娥三号”探路，在完成繞月探測後，它将采取“軟着陸”的方式降落月球。“嫦娥二号”将獲取更多的科學探測數據，由設于中國科學院國家天文台的探月工程地面應用系統進行接收、處理、成圖和科學研究。

主要任務

科學任務

獲取月球表面三維影像：分辨率優于10米。利用CCD立體相機獲取高分辨率的月球表面三維影像，結合激光高度計獲取的月表地形高程數據，可獲取月球表面高精度地形數據，為後續着陸區優選提供依據，同時為劃分月球表面的地貌單元精細結構、斷裂和環形構造，提供原始資料。

探測月球物質成分：利用經技術改進的γ射線譜儀和X射線譜儀，可以探測月球表面9種元素——矽、鎂、鋁、鈣、钛、鉀、钍、鈾的含量與分布特征，獲得更高空間分辨率和探測精度的元素分布圖。

探測月壤特性：利用微波探測技術，測量月球表面的微波輻射特征，獲取3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz的微波輻射亮度溫度數據，估算月壤厚度。

探測地月與近月空間環境：嫦娥二号衛星在軌運行期間正是太陽活動高峰年，是探測研究太陽高能粒子事件、CME、太陽風，及它們對月球環境影響的最佳探測時期。利用太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器，獲取行星際太陽高能粒子與太陽風離子的通量、成分、能譜及其随時空變化的特征，可研究太陽活動與地月空間及近月空間環境的相互作用；獲取地月空間環境數據，可為後續探月工程提供環境科學數據。