四、探月难关(2) - 中国探月

高能粒子辐射环境能够引起总剂量效应和单粒子效应等辐射效应,造成卫星材料和器件的损伤和故障。

空间高能粒子入射到物体(吸收体)时,将部分或全部能量转移给吸收体,带电粒子所损失的能量也就是吸收体所吸收的辐射总剂量。当吸收体是卫星所用的电子元器件时,它将受到总剂量损失,称为总剂量效应。总剂量效应会导致各种电子元器件和功能材料的性能漂移、功能衰退,严重时会完全失效或损坏。

单粒子效应指单个的高能粒子穿过微电子器件的灵敏结时,会沉积大量能量,产生足够数量电荷,这些电荷被器件电极收集后,造成器件逻辑状态的非正常改变、功能受到干扰或失效等。

由于月球无磁场屏蔽作用,银河宇宙线、太阳宇宙线会直接作用到环月球飞行的卫星上。

空间等离子体环境

嫦娥一号等离子体环境主要指太阳风低能带电粒子和磁尾等离子体。太阳风的主要成分为低能质子和电子,对嫦娥一号的飞行一般不会造成大的影响。当嫦娥一号绕月飞行穿越地球磁尾时,磁尾亚暴时的热等离子体环境与卫星表面相互作用,会使卫星表面充高电位,引发静电放电和电磁脉冲,对卫星上电子系统产生影响,甚至发生电路故障,直接威胁整星的安全。

空间热环境

月球是我国航天器从未访问过的全新星体,其外热流条件非常恶劣。在嫦娥一号奔月飞行过程中会受到太阳、月球、月球阴影、地球阴影(月食)的影响,外热流条件非常复杂,星体各个表面外热流变化很大,尤其是对月面的月球红外热流值在某些轨道条件下,会发生从每平方米超过1000瓦到每平方米几十瓦的波动。因而,对月球探测卫星的热控制有两个鲜明特点,其一是其热环境较地球环境有非常大的差异,其二是有特殊热控要求的仪器设备多,而且对热控要求高。

为了保证星内各探测仪器正常工作,解决好热控问题,科技人员经过攻关,建立了整个月球温度场模型,并结合轨道条件和卫星姿态条件计算出了卫星各个面的外热流,从而合理地选择了热控措施。

4) 突破远程测控通信关

嫦娥一号将在距离地球约38万千米的环月轨道上运行近一年,运行期间将有大量科学探测和工程数据源源不断地送回地球。传输距离远、数据量大的测控通信,不但要求有更大的地面天线,而且还需要卫星上的测控通信设备具有更强的能力。为了解决这一难题,分别从地面和卫星上进行了技术攻关,采取了相应的手段和措施。

在地面上,采取立足于国内现有的地面测控系统和地面应用系统的方式,主要是国内现有的卫星测控网和天文观测站以及新建的地面数据接收站等。

在嫦娥一号的研制过程中,探测器与地面测控系统以及地面应用系统进行了充分的对接试验,验证了星地之间接口的匹配性和正确性,确保了嫦娥一号能够顺利具备必备的测控通信功能。

空间辐射环境模拟图

日冕

太阳风行星际空间

太阳电磁辐射

宇宙线

流星体

磁层顶

辐射带

磁尾

等离子体片

磁层

月球温度场分布示意图

月食形成示意图

本影

半影

半影

链接:嫦娥一号遇到月食怎么办?

嫦娥一号月球探测卫星在一年的寿命期内,不可避免要经历两次月食,每次月食的时间均在三小时左右。月食对卫星上电源系统的供电能力、热控系统的温度维持能力、卫星上状态设置的准确性和最小功耗模式的稳定性提出了更高的要求。

月食阴影区域有一个显著的特点是半影区较大。在半影区域内,太阳辐射强度逐渐变化,在太阳辐射强度较大时,太阳电池翼仍能供电。当卫星进入本影区时,整星转为由蓄电池组单独供电。 在月食阶段,为消除月食阴影和正常轨道阴影的叠加效应,缩短月食阴影时间,卫星在进入月食前必须调整其在轨道上的相位,使其不产生阴影的叠加;在月全食阶段,为节省卫星上的能源消耗,卫星各分系统要求设置为最小功耗模式;月食期间环境温度很低,卫星出月食本影后,在功率许可的情况下,调高热控分系统的补偿加热功率,保证卫星各部位尽快回温。经过采取这一系列措施,将可以保证嫦娥一号安全地应对月食的影响。

关于 YoYoTo

©2006-2008 YoYoTo 津ICP备06000150号