九月廿六,北京航天城
二〇〇七年十一月五日,北京航天城飞行控制中心。大厅里的灯调暗了,前排几排屏幕上显示着轨道和参数,值班的人坐成几排。
按站内历法核校,这一天是丁亥年九月廿六,日干支癸卯。
上午十一点半前后,屏幕上的一条曲线开始变。十几分钟后,数据确认:卫星被月球引力捕获,进入绕月轨道。大厅里有人鼓掌,鼓了几下就停了,接着看数据。
三十八万公里
嫦娥一号是十月二十四日傍晚从西昌发射的,用的是长征三号甲火箭。
发射以后,它没有直接奔月球,而是先在地球附近绕圈。绕一圈,在近地点点火加速,轨道就拉长一点;再绕一圈,再点火,再拉长。这样点了四次,轨道的远地点一次比一次远,最后拉到接近月球的位置。
为什么不直接去?因为直接去要一次给出很大的速度增量,火箭做不到。分几次加速,每次加一点,用卫星自己的发动机补,就能凑够。代价是要多飞几天:从发射到被月球捕获,十二天。
刹车要踩多久
到了月球附近,卫星的速度相对月球是几公里每秒。这个速度如果不管,它就从月球旁边飞过去了,一去不回。
要留下来,得减速。减速的办法是让发动机朝前喷,反着推。喷的时间不能长也不能短:短了,速度降得不够,轨道是一个很大的椭圆,甚至留不住;长了,速度降得太多,轨道变得很小,可能撞上去。
所以点火前要算。算的内容包括:卫星当时的位置和速度、月球引力场、发动机的推力、推进剂的余量。算完给出一个点火时长,几百秒。
点火是自动执行的。地面把指令发上去,星上的计算机按程序打开阀门,发动机点火,计时,到点关机。这中间地面只能看着,插不上手。
三次制动
第一次制动把轨道从一条双曲线变成一个大椭圆,绕月一圈要十二个小时。
第二次制动在近月点,把轨道收小,周期变成三个半小时。第三次再收,变成一条离月面两百公里的圆轨道,周期一百二十七分钟。
三次制动分在几天里做,每次都要重新测轨、重新算。测轨靠地面测控站测距测速,测出来的数据送回中心,中心算出轨道,再定下一次点火的参数。
轨道收小以后,卫星开始正式工作。它的相机要对月面成像,其他载荷也要开机。
第一幅图
十一月下旬,第一幅月面图像传回地面。
图像是拼接的。相机一条一条扫,每条覆盖一条带,卫星一圈一圈绕,带子一条一条接起来,接成一幅完整的图。拼接要处理的东西不少:光照角度不一样,亮度不一样,卫星的姿态有微小误差,接缝处要校正。
图像处理的人在看图的时候,先找的是熟悉的地形:环形山、月海、山脊。找到了,说明坐标没错。
测控
卫星飞到月球背面的时候,地面看不到它。这段时间没有信号,要靠它自己。
所以轨道设计要让它在背面待的时间不超过预设,出来以后能立刻被地面捕获。测控站分布在国内几个地方,还有远望号测量船在海上。船的位置要提前定,定在能看到轨道的位置。
数据下来,速率不高,一幅图要传一段时间。传的时候卫星要调整姿态,把天线对准地球。
大厅里的钟
飞控大厅的墙上有一排钟,显示北京时间、发射场时间,还有任务时间。任务时间是从发射那一刻起算的秒数,屏幕上一直在跳。
钟上没有干支。丁亥年九月廿六、日干癸卯,这一层在钟上没有;钟是给指令和对时用的,一秒就是一秒,不认日子。历书是另一套写法。
第一次制动成功以后,大厅里恢复了正常的亮度。有人去倒了杯水,有人接着盯屏幕。屏幕上那条轨道线,已经变成了一个闭合的圈。