2012年12月15日,中国国家国防科技工业局发布消息,嫦娥二号卫星12月13日飞离日地第二拉格朗日点(L2点)195天后,成功飞抵距地球约700万千米远的深空,以10.73千米/秒的相对速度,与国际编号4179的图塔蒂斯小行星由远及近擦身而过,首次实现中国对小行星的飞越探测。许多新闻媒体都报道了这个消息,也引起了我的两个小孙女的关注。
嫦娥二号的轨道
本来,嫦娥二号是在2010年10月1日发射的。由于正值国庆节,加上嫦娥二号是一号的备份星,因此当时并未引起人们特别的关注。但是,这颗备份星却有不少惊人的举动。
在电视台报道了嫦娥二号观测到小行星的消息后,两个孙女又把我“包围”了,非要我介绍嫦娥二号的情况。
“爷爷,嫦娥二号与一号都有什么不同啊?怎么还去探测小行星了呢?” 朵朵问。
“嫦娥二号本来是一号的备份星,结构上与一号基本相同。”我回答说。
“爷爷,什么叫备份星啊?”珠珠问。
“所谓备份星,就是按照相同的设计制造出的两颗人造卫星,其中之一就是备份星,目的是一旦嫦娥一号发射失败,不需要再研制一颗,而是稍做准备,就可以发射备份星,这样可以节省时间。可是嫦娥一号发射获得了圆满成功,计划任务完成得也很好,如果完全按照相同的设计发射二号,意义也不大,因此科技人员对嫦娥二号的任务重新设计,增加了许多新元素。”我进一步解释说。
嫦娥二号太空历程
“那到底有哪些新东西呀?”小珠珠急不可待地问。
“概括来说有4点不同:(1)携带的科学仪器性能提高了。(2)嫦娥二号发射后不围绕地球转圈子,而是直接进入地-月转移轨道,这样可使嫦娥二号到月球的时间大大缩短。(3)嫦娥一号围绕月球的轨道高度是200千米,而嫦娥二号的轨道高度是100千米,离月球表面更近了,用同样的相机就可以拍摄更清晰的图像。在嫦娥二号运行一段时间后,又把轨道高度变成15千米,也就是说近月点为15千米,在虹湾地区上空。这是为嫦娥三号成功着陆月球做准备,因为在15千米的高度上照片的分辨率达到1.3米,为嫦娥三号着陆器选择安全、合适的着落点提供有价值的科学依据。(4)在嫦娥二号完成了预期的月球探测使命后,没有撞击月球,而是飞向遥远的深空,先到达日地系统第二拉格朗日点,然后又探测了一颗对地球有潜在危险的小行星。2011年6月8—9日,经过2 次精确加速后飞离月球,飞往日-地第二拉格朗日点(以下简称“日-地L2点”)。2011年8月,成功到达日-地L2点,开始进行载荷科学探测。2012年4月,圆满完成在日-地L2点一个完整拟周期的飞行探测。嫦娥二号成功绕飞日-地L2点,验证了深空轨道设计与飞行控制、150万千米的远距离测控通信等技术,验证了L2轨道保持特性,并在日-地L2点开展了10个月的科学探测,填补了中国对地球远磁尾区域的离子能谱、太阳耀斑爆发和宇宙伽马爆的科学探测的空白。2012年12月15日,嫦娥二号卫星飞离日-地L2点195天后,飞抵距地球约700万千米远的深空,与图塔蒂斯小行星由远及近擦身而过,至此,嫦娥二号再拓展试验成功,嫦娥二号工程完美收官。”我详细地向孙女介绍了二号与一号的不同之处。
美国地面雷达在2012年获得的图塔蒂斯图像(www.xing528.com)
“爷爷,您说嫦娥二号的近月点是15千米,飞得这么低有什么用处啊?”朵朵问。
“这次的近月点在月球虹湾地区上空,这个地方是将来嫦娥三号着陆的地区,嫦娥二号获得了这个地区1.3 米分辨率的图像,为嫦娥三号安全登陆月球打下基础。”
“爷爷,您方才说的有些词我听不懂,什么拉格朗日点了,什么图塔蒂斯小行星了。”珠珠说。
“拉格朗日点这个词对你们来说确实难懂,以后有机会再给你们介绍。至于小行星你们应当知道,上次爷爷在中国科技馆做一个讲座,叫天地大碰撞,你们也去听了,能够撞击地球的小天体,主要是小行星。”我说。
“想起来了,有一个视频,一颗小行星撞击地球后,还产生了巨大的海啸,那海浪很高,把美国的自由女神像都给掀翻了。”珠珠说。
“可能撞击地球的小行星称为‘近地小行星’,方才提到的图塔蒂斯小行星就属于这种小行星,而且是对地球有潜在危险的小行星,因此人们也把它称为‘战神’。以前只有美国人利用地球上的雷达,获得了这颗小行星模糊的图像。此次‘嫦娥’会‘战神’,千年等一回。茫茫深空的这次擦肩而过,最近相距3.2千米。在10.73千米/秒的相对速度下,‘嫦娥’不忘用明亮的眼睛——载荷相机留下战神的身影。相会一瞬间,意义恒久远。嫦娥二号此次‘高访’,是地球来客首次对‘战神’进行近距离探测。中国迈进了原本只有美、欧、日成员的小行星探测俱乐部。”
“现在嫦娥二号飞到哪了?”珠珠问。
“嫦娥二号正奔向更远的深空。技术人员通过分析认为,嫦娥二号飞行距地最远可达到约3亿千米。嫦娥二号成为目前中国首颗飞入行星际的探测器,在后续的星际飞行中,其飞行目标将主要聚焦在星载设备长寿命考核、自主飞行能力、行星际远距离测控验证等方面。现在与地球一样,围绕太阳运行,成为一颗行星,约在2020年前后回到地球附近。”
嫦娥二号拍摄的图塔蒂斯
图塔蒂斯表面特征
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