“嫦娥二号”预计3个月后飞达第2拉格朗日点
嫦娥二号深空探测试验示意图
6月9日，嫦娥二号卫星在圆满完成各项探测任务后飞离月球，奔向距地球150万公里的深空进行探测。嫦娥二号此次飞行将完成哪些任务，奔向遥远深空又会面临何种挑战？
目的地距地球150万公里，“嫦娥”要飞3个月
6月9日下午，嫦娥二号卫星正式飞离月球，其目的地是距离地球150万公里以外的遥远深空。
嫦娥二号将实现世界上首次由月球飞往如此遥远深空的星际飞行，对中国航天而言，也是第一次前往如此遥远的宇宙深空。
今年4月1日，嫦娥二号卫星达到半年设计寿命。由于卫星和星上仪器状态不错，燃料还有剩余，因此计划实现三项拓展性试验，其中的两项试验已经完成。
6月9日进行的是嫦娥二号第三项也是最重要的一项拓展性试验择机飞往距地球150万公里以外的深空进行探测。如果减去嫦娥二号与地球之间近40万公里距离，嫦娥二号到达目的地需要飞行大约3个月。
验证150万公里远距离的深空测控能力
据介绍，这次飞行探测包括了技术试验和科学试验的各两项任务。技术试验的任务，首先是要实现从月球到目标点的“长途旅行”并绕目标点环绕飞行；其次是要验证150万公里远距离的深空测控能力。
据了解，为了实施嫦娥三号任务和未来火星探测等深空任务，我国正在研制建设35米和64米天线的深空测控站。而这次对嫦娥二号的“远程遥控”将检验这两个深空站乃至整个地面深空网的能力。
在科学目标方面，一是要在150万公里远处的深空开展地球远磁尾带电粒子探测，二是对可能的太阳X射线爆和宇宙伽马爆进行观察。
探月专家说，此次嫦娥二号的深空之行，关键之一就在于合理使用剩余燃料，尽量延长卫星寿命，让卫星能够坚持一年半时间，也就是到明年年底。到那时候，我国的两个深空测控站就将具备测控能力，可以进行充分验证。
环绕目的地飞行阶段，卫星只要有任何一点扰动，都会漂离
北京航天飞行控制中心副主任麻永平介绍说，从离开月球到抵达目的地，嫦娥二号有三段飞行：月球逃逸段、途中飞行段和环绕目标点的飞行段。
据介绍，嫦娥二号飞离月球时，是从100公里的环月轨道上经过两次加速进入转移轨道。之所以不采取一次加速飞离的方式，是为了节省燃料。
嫦娥二号地面应用系统业务运行管理分系统主任设计师温卫斌说，在中途飞行和环绕飞行阶段，将择机开展远距离的测控通信、轨道控制，同时还将择机开启太阳风离子探测器、太阳高能粒子探测器、X射线谱仪和伽马射线谱仪等四个有效载荷，来获取科学数据。
嫦娥二号在150万公里以外深空飞行，难度和挑战不言而喻。对卫星轨道设计而言，地球卫星的飞行主要考虑地球引力，月球卫星的飞行主要考虑地球和月球引力，但在这么远的深空飞行则要同时考虑地球、月球和太阳三个引力体。
嫦娥二号卫星主任设计师黄昊说，这使卫星的轨道设计复杂度大大提高。在环绕目的地飞行阶段，卫星只要有任何一点扰动，都会漂离，因此在轨道设计的精度方面，要求比此前的卫星控制设计高得多。
卫星可靠性、测控能力和精确执行能力受考验
从世界范围看，卫星从月球飞到距离地球150万公里以外的深空还是第一次。探索未知深空，嫦娥二号将接受可靠性、测控能力和精确执行能力三大挑战。
嫦娥二号测控系统副总设计师周建亮说，嫦娥二号原本设计只有半年寿命，现在半年期限已过，卫星和星上设备状态较之以前已有变化，潜在风险大。
同时，由于卫星本身并不是为此次深空飞行任务设计，能力已挖掘到极限，就没有太多的余量来处理各种异常或者风险。这对卫星控制的成功率和可靠性都提出很高要求。
测控方面，由于距离实在太远，嫦娥二号卫星需要具备接收更低、更弱信号的能力。“特别是环绕目标点飞行时候，卫星距离地球最远将有180万公里，接近200万公里，信号衰竭很厉害。”周建亮说，如果新建的深空测控站能够对嫦娥二号进行试验性测控，那么将对未来嫦娥三号甚至金星、火星探测任务的保障起到极大作用。
另一项挑战来自对轨道控制精度的要求。从地球到月球，嫦娥二号只飞了5天不到，而此次飞行长达3个月，中间需要对卫星进行多次控制，而卫星轨道涉及地球、月球和太阳三体运动，对误差特别敏感。
专家告诉记者，如果一切顺利，嫦娥二号将创造我国航天飞行测控新纪录，卫星上四个科学仪器能够长期观测，将获取到难以想象的丰厚和珍贵宇宙数据。
嫦娥二号目的地为拉格朗日点（延伸阅读）
嫦娥二号的目的地是距离地球150万公里以外的日地拉格朗日L2点。所谓的拉格朗日点与天体力学当中的限制性三体问题相关，总共分为L1—L5五个点。
目前人类对拉格朗日点的探测基本上围绕着L1和L2点进行，因为这两个点在空间上有这样一个特点：它们绕太阳做周期性运动，但在地球和太阳之间的相对位置关系是保持不变的。跟地球、月球和太阳之间的相互关系稳定，是L2点的优势所在。利用L2跟太阳和地球的相对“固定”的位置优势，可以安排天文望远镜和类似的观测设备。
人民网-人民日报 余建斌
