全方位解密嫦娥二号

　　全方位解密嫦娥二号　　作为中国探月工程的二期先导星，嫦娥二号与她的“姐姐”嫦娥一号相比，共有６个方面的改进和不同。　　关键技术不同：嫦娥二号将开展６大技术验证　　嫦娥二号将试验探月工程二期部分关键技术，进一步深化月球科学探测。　　与嫦娥一号相比，嫦娥二号将由“长征三号丙”运载火箭发射至近地点高度２００公里、远地点高度约４０００００公里的地月转移轨道。卫星与火箭分离后，在地面测控支持下，经中途修正，在近月点自主实施制动，实现月球捕获，变轨后进入１００公里环月圆轨道。在环月运行期间，卫星将择机实施轨道机动，进入１００公里×１５公里的椭圆轨道，开展技术验证和二期工程备选着陆区成像试验；试验完成后，返回１００公里环月圆轨道，开展月球科学探测。　　嫦娥二号在飞行任务期间，将开展６大技术验证：一是配合运载火箭验证地月转移轨道直接发射技术；二是搭载轻小型化X频段深空应答机，配合我国新建的X频段地面测控站，试验X频段测控技术；三是验证距月面１００公里近月制动的月球轨道捕获技术；四是验证１００公里×１５公里轨道机动与飞行技术；五是试验遥测信道低密度奇偶校验码（LDPC）编码技术，月地高速数据传输技术及降落相机技术；六是对备选着陆区进行高分辨率成像试验。　　此外，在嫦娥一号的基础上，嫦娥二号改进了有效载荷性能，提高了对月科学探测精度，完成４类科学探测，即获取更高精度月球表面三维影像，分辨率由嫦娥一号的１２０米提高至优于１０米，同时还将探测月球物质成分、月壤特性以及地月与近月空间环境。　　频段不同：嫦娥二号首次使用高灵敏度X波段深空应答机技术　　与嫦娥一号使用的S频段相比，嫦娥二号首次使用X频段。探月二期工程将采用X波段测控体制，嫦娥二号对此体制将进行先期验证。　　目前，国内型号中尚无星地X波段测控体制应用的实践，X波段深空应答机的研制涉及设计、器件和工艺等一系列难点，将重点解决低信噪比的载波捕获与跟踪以及在解调损耗紧张、低信噪比条件下保持较高的灵敏度等关键技术。其难点主要有两个方面：一是低信噪比下的载波捕获跟踪算法，二是小型化、低功耗设计技术。　　为此，设计人员采取了以下措施进行解决，一是进行低信噪比下的载波捕获数字处理算法的仿真验证，采用数字基带处理技术，采用FPGA+DSP的框架，在保证精简电路同时，提高系统设计灵活性；二是单机、分系统联试及星地对接试验全面验证。　　轨道设计不同：嫦娥二号轨道设计有四点变化　　一是嫦娥一号是由运载火箭送入环绕地球的椭圆轨道，再利用卫星自身推力进入地月转移轨道，而嫦娥二号则是由运载火箭直接送入地月转移轨道；　　二是近月制动点轨道高度由嫦娥一号的２００公里变为嫦娥二号的１００公里；　　三是环月轨道由嫦娥一号的２００公里变为嫦娥二号的１００公里；　　四是嫦娥二号将把轨道高度降低至１００公里×１５公里，对目标区域进行成像。　　轨道高度不同：轨道变化将给嫦娥二号带来一系列影响　　与嫦娥一号２００公里×２００公里轨道不同，嫦娥二号的环月轨道调整为１００公里圆轨道、１００公里×１５公里椭圆轨道。　　这一轨道变化对卫星总体设计、各分系统适应性方面将带来全局性影响。相比２００公里×２００公里轨道，低轨道飞行会带来更大的红外热流和月球摄动影响，对轨道预报、轨道控制、测定轨精度提出了更高的要求，也对星上热控、GNC、供配电等分系统带来影响。在系统总体设计方面需调整飞行程序，协调与运载火箭系统、测控系统、地面应用系统间的接口。在适应性修改方面，需适应性调整热控设计、扩大紫外敏感器视场、设计飞行程序，核算功率平衡、定向天线指向和传输时间等。　　针对轨道变化带来的一系列难点和风险，嫦娥二号在设计和验证环节主要采取了５方面措施加以保证：一是模飞验证及星地无线联试；二是轨道设计专题控制；三是轨道第三方复核；四是系统充分协调沟通；五是飞行程序分阶段安排４次评审。　　携带相机不同：嫦娥二号上面安装了四个微小相机　　与嫦娥一号携带的CCD立体相机不同，嫦娥二号卫星安装了３台监视相机与一台降落相机。３台监视相机即490N发动机监视相机、定向天线监视相机及太阳翼监视相机。　　太空中温度条件、辐射条件非常恶劣，相机的可靠性安全性设计采用了诸多措施，并在地面进行了各种环境试验验证，充分考核了其性能，确保相机在这种恶劣环境下顺利完成各项任务。　　相机通过系统优化设计可做到手掌大小，重量仅三四百克，集成了光、机、电、热等先进技术，能够承受卫星发射过程的强烈力学冲击，并能在恶劣的太空环境下使用。相机集成了自动拍摄、实时图像压缩等智能操作，具备“动静相宜”的拍摄能力，并能做到长寿命，高可靠。　　嫦娥二号安装的降落与监视相机，可为其他航天活动的在轨监视提供重要的参考价值。该类型的相机在空间活动监视、深空探测、交会对接等领域有着广阔的应用前景。　　嫦娥二号携带的３台监视相机与一台降落相机获得的图像，可为整星提供重要的数据资料，并有利于探月工程成果的展示和宣传，激励人们了解航天、参与航天、热爱航天的热情。　　制导导航与控制不同：嫦娥二号GNC（制导导航与控制）系统有三大创新　　嫦娥二号GNC产品在主要继承嫦娥一号的基础上，通过软、硬件的修改，实现了３大技术创新：一是通过紫外敏感器的软、硬件修改，实现了近月与环月的辅助导航；二是通过GNC软件升级，实现了更加灵活的轨道控制，可以实现非测控区的轨道控制，并可在变轨后当圈进入对月定向；三是实现了载荷与敏感器互用，紫外敏感器增加了拍图与传图功能，能够拍摄月球的１３０米分辨率的紫外图像，并能覆盖月面８０％以上的区域。