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發展沿革歷史背景結構系統衛星平臺衛星結構搭載設備任務載荷 嫦娥一號發射時間

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發展沿革歷史背景結構系統衛星平臺衛星結構搭載設備任務載荷 嫦娥一號發射時間

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基本信息編輯
中文名
嫦娥一號
所屬國家
中華人民共和國
發射時間
2007年10月24日18時05分（北京時間）
發射地點
西昌衛星發射中心
發射用火箭
長征三號甲
發射速度
10.3公里/秒
撞擊時間
2009年3月1日
太陽能帆板
展開長度18米
撞月地點
月球表面豐富海
嫦娥一號衛星編輯
中國第一顆繞月人造衛星
嫦娥一號是中國探月計劃中的第一顆繞月人造衛星，以中國古代神話人物嫦娥命名 。
2007年10月24日，嫦娥一號在西昌衛星發射中心發射升空；2009年3月1日，嫦娥一號完成使命，撞擊月球表面預定地點 。
嫦娥一號衛星首次繞月探測的成功，樹立了中國航天的第三個里程碑，突破了一大批具有自主知識產權的核心技術和關鍵技術，使中國成為世界上為數不多具有深空探測能力的國家 。[1]
目錄
1發展沿革歷史背景研發進程2結構系統衛星平臺衛星結構搭載設備
3任務載荷4工作歷程發射入軌變軌制動建立軌道之后5工程任務主要任務
科學目標拓展項目6技術難點7突破技術8工程意義技術創新積累經驗
促進經濟獲得影像9完成使命10成就11所獲榮譽12總體評價
發展沿革
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歷史背景
1994年，中國組織相關專家對開展月球探測的必要性和可行性進行過初步分析與論證，認為中國已有能力開展月球探測，但由于各種原因，探月計劃未能啟動 。
2000年8月，由王大珩等9位院士和總裝備部、航天科技集團、科技部、中科院和高等院校專家組成的評審組成立，對中國科學院提出的“月球資源探測衛星的科學目標與有效載荷”進行了論證評審 。
2001年，由中國科學院相關單位組成的專家研究小組成立，有效載荷等關鍵技術的攻關和地面應用系統等的研究工作開始展開；10月，中國月球探測計劃項目立項 。
2002年3月，“月球資源探測衛星工程可行性”的立項報告提交 。
研發進程

發展沿革歷史背景結構系統衛星平臺衛星結構搭載設備任務載荷 嫦娥一號發射時間

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嫦娥一號衛星
2004年1月，中國月球探測一期工程正式啟動，各項工作進入工程實施階段；2月25日，中國月球探測工程“嫦娥工程”宣布實施；4月30日，嫦娥一號通過初樣詳細設計評審，衛星轉入初樣研制階段 。
2005年11月，嫦娥一號完成了初樣研制工作；12月，嫦娥一號通過了整星正樣設計評審，衛星轉入正樣研制階段 。
2007年1月19日，嫦娥一號通過整星出廠評審；2月，嫦娥一號衛星的發射窗口確定調整為2007年10月；8月，嫦娥一號再次待命進場 。
結構系統
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衛星平臺
嫦娥一號衛星選用東方紅三號衛星平臺，并進行了適應性改造 。其外形與東方紅三號衛星相似，衛星本體為一個2.22米×1.72米×2.2米的六面體，兩側各裝有一個大型展開式太陽電池翼，當兩側太陽翼完全展開后，最大跨度可以達到18米，重量為2350千克，設計工作壽命為一年，將運行在距月球表面200千米高的極月圓軌道上 。
【發展沿革歷史背景結構系統衛星平臺衛星結構搭載設備任務載荷 嫦娥一號發射時間】衛星結構
嫦娥一號星體為立方體，兩側各有一個太陽帆板，最大跨度達18.1米，重2350千克，工作壽命一年 。它將運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上 。
該衛星平臺由結構分系統、熱控分系統、制導，導航與控制分系統、推進分系統、數據管理分系統、測控數傳分系統、定向天線分系統和有效載荷等9個分系統組成 。這些分系統各司其職、協同工作，保證月球探測任務的順利完成 。星上的有效載荷用于完成對月球的科學探測和試驗，其它分系統則為有效載荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保證服務 。
搭載設備
根據我國探月衛星工程的四大科學目標，在嫦娥一號上搭載了8種24臺件科學探測儀器，重130千克，即微波探測儀系統、γ射線譜儀、X射線譜儀、激光高度計、太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器、CCD立體相機、干涉成像光譜儀 。
任務載荷
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運載物品
嫦娥一號上搭載了8種24臺件科學探測儀器，重130千克，即微波探測儀系統、γ射線譜儀、X射線譜儀、激光高度計、太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器、CCD立體相機、干涉成像光譜儀 。
搭載樂曲
嫦娥一號搭載了30首中國歌曲在太空播放 。
嫦娥一號搭載樂曲名稱


《誰不說俺家鄉好》

《愛我中華》

《歌唱祖國》

《梁山伯與祝英臺》

《我的祖國》


《走進新時代》

《二泉映月》

《黃河頌》

《青藏高原》

《長江之歌》


《在希望的田野上》

《春天的故事》

《七子之歌》

《我的中國心》

《高山流水》


《草原上升起不落的太陽》

《中國人》

《貴妃醉酒》選段

《難忘今宵》

《歌聲與微笑》


《春節序曲》

《半個月亮爬上來》

《游園驚夢》選段

《富饒遼闊的阿拉善》

《十二木卡姆選曲》


《東方之珠》

《在那遙遠的地方》

《我是中國人》

《但愿人長久》

《東方紅》




工作歷程
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發射入軌
2007年10月24日18時05分，搭載著我國首顆探月衛星嫦娥一號的長征三號甲運載火箭在西昌衛星發射中心三號塔架點火發射 。

發展沿革歷史背景結構系統衛星平臺衛星結構搭載設備任務載荷 嫦娥一號發射時間

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嫦娥一號衛星
長征三號甲運載火箭在發射嫦娥一號衛星時，通過第一、二級和第三級的第一次點火，先將衛星送入近地軌道，并在近地軌道滑行飛行一段時間 。
發射第148秒，火箭一二級分離；第243秒，整流罩分離，火箭飛出了稠密的大氣層；第271秒，火箭二三級分離；第609秒，三級發動機一次關機，星箭結合體進入滑行階段；火箭起飛第1249秒，三級火箭第二次點火；
第1373秒，三級火箭二次點火發動機關機 。
第1473秒，星箭分離成功，嫦娥一號衛星進入近地點約200千米、遠地點約51000千米、運行時間為16小時的大橢圓軌道，成為一顆繞地球飛行的衛星 。
變軌制動
2007年10月25日下午，地面注入指令，衛星上推力為50牛頓的調姿發動機開始點火，約4分鐘后，推力為490牛頓的主發動機點火實施變軌，將衛星軌道近地點抬高到離地球約600公里的地方 。
2007年10月26日下午，當衛星再次到達近地點時，衛星主發動機再次打開，巨大的推力使衛星上升到24小時軌道 。在24小時軌道上運行3圈后，衛星上的主發動機第三次點火，實施第二次近地點變軌，嫦娥一號衛星進入48小時軌道 。
2007年10月31日，當衛星再一次抵達近地點時，主發動機打開，衛星的速度在短短幾分鐘之內提高到10．916千米/秒以上，進入地月轉移軌道，真正開始了從地球向月球的飛越 。
2007年11月5日前后，嫦娥一號衛星到達距月球200千米位置，進行減速制動 。
2007年11月5日，從地月轉移軌道進入12小時月球軌道 。
2007年11月6日前后，嫦娥一號衛星進行第二次近月制動，速度進一步降低，衛星進入3．5小時軌道，并在這個軌道上運行7圈 。
2007年11月7日前后，嫦娥一號衛星進行第三次近月制動，進入127分鐘月球極月軌道 。這是衛星繞月飛行的工作軌道 。這個軌道為圓形，離月球表面200千米 。
2007年12月11日，”嫦娥一號”已對月球背面進行探測并獲取影像圖 。[2]
2009年3月1日，嫦娥一號在控制下成功撞擊月球 。
撞擊地點
嫦娥一號撞月地點位于月球東經52.36度、南緯1.50度的豐富海區域 。
建立軌道之后
建立月球工作軌道后，嫦娥一號衛星攜帶的“8種武器”將開始大顯身手，為完成4大科學目標展開緊張而忙碌的工作 。如果不出意外，衛星所攜帶的CCD立體相機在11月下旬就可以傳回第一張月球照片，這是繞月成功的重要標志 。干涉成像光譜儀、激光高度計、CCD立體相機將共同完成第一個科學目標，即獲取月球表面三維立體影像；γ射線譜儀、X射線譜儀將攜手對月球表面有用元素及物質類型的含量和分布進行辨析 。首次被應用到月球探測中的微波探測儀，將對月壤厚度和氦－3資源量展開探測；而由太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器組成的空間環境探測系統，將通過不間斷地捕捉質子、電子和離子，對4萬到40萬千米范圍的“地—月”空間環境展開探測 。
工程任務
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主要任務
“嫦娥一號”衛星發射后首先將被送入一個地球同步橢圓軌道，這一軌道離地面距離為500公里至7萬公里，探月衛星將用26小時環繞此軌道一圈后，通過加速再進入一個更大的橢圓軌道，距離地面最近距離為500公里，最遠為12萬公里，需要48小時才能環繞一圈 。此后，探測衛星不斷加速，開始“奔向”月球，大概經過83小時的飛行，在快要到達月球時，依靠控制火箭的反向助推減速 。在被月球引力“俘獲”后，成為環月球衛星，最終在離月球表面200公里高度的極地軌道繞月球飛行，開展拍攝三維影像等工作 。
科學目標
中國探月工程首席科學家、中國科學院院士歐陽自遠介紹“嫦娥一號”是我國發射的最遠距離的衛星，距地球的平均距離是38萬公里 。
繞月探測工程將完成以下四大科學目標：
1、獲取月球表面三維立體影像，精細劃分月球表面的基本構造和地貌單元，進行月球表面撞擊坑形態、大小、分布、密度等的研究，為類地行星表面年齡的劃分和早期演化歷史研究提供基本數據，并為月面軟著陸區選址和月球基地位置優選提供基礎資料等 。
2、分析月球表面有用元素含量和物質類型的分布特點，主要是勘察月球表面有開發利用價值的鈦、鐵等14種元素的含量和分布，繪制各元素的全月球分布圖，月球巖石、礦物和地質學專題圖等，發現各元素在月表的富集區，評估月球礦產資源的開發利用前景等 。
3、探測月壤厚度，即利用微波輻射技術，獲取月球表面月壤的厚度數據，從而得到月球表面年齡及其分布，并在此基礎上，估算核聚變發電燃料氦-3的含量、資源分布及資源量等 。
4、探測地球至月亮的空間環境 。月球與地球平均距離為38萬公里，處于地球磁場空間的遠磁尾區域，衛星在此區域可探測太陽宇宙線高能粒子和太陽風等離子體，研究太陽風和月球以及地球磁場磁尾與月球的相互作用 。
由月球探測衛星、運載火箭、發射場、測控和地面應用等五大系統組成的繞月探測工程系統屆時將實現以下五項工程目標：1）研制和發射我國第一個月球探測衛星；2）初步掌握繞月探測基本技術；3）首次開展月球科學探測；4）初步構建月球探測航天工程系統；5）為月球探測后續工程積累經驗 。
拓展項目
“嫦娥一號”搭載了歌曲30首，但是普通電視電臺不能收到嫦娥歌曲信號 。由于月球距離地球40萬公里，地面上不可能像聽收音機一樣接收 。只能用天線把數據調制成S波段數據，地面接收后再把它處理出來，再把這個數據文件放到發射塔上發射，收音機就聽得見，也可以到網上下載 。
30首播放歌曲清單：
《誰不說俺家鄉好》、《愛我中華》、《歌唱祖國》、《梁山伯與祝英臺》、《我的祖國》、《走進新時代》、《二泉映月》、《黃河頌》、《青藏高原》、《長江之歌》、《在希望的田野上》、《春天的故事》、《七子之歌》、《我的中國心》、《高山流水》、《草原上升起不落的太陽》、《中國人》、《貴妃醉酒》選段、《難忘今宵》、《歌聲與微笑》、《春節序曲》、《半個月亮爬上來》、《游園驚夢》選段、《富饒遼闊的阿拉善》、《十二木卡姆選曲》、《東方之珠》、《在那遙遠的地方》、《我是中國人》、《但愿人長久》
特別選用曲目：
《義勇軍進行曲》、《東方紅》
技術難點
編輯
“嫦娥一號”衛星研制過程中的技術難點有：1、軌道設計與飛行程序控制問題；2、衛星姿態控制的三矢量控制問題；3、衛星環境適應性設計移動圖片；4、遠距離測控與通信問題 。
“嫦娥一號”衛星由中國空間技術研究院承擔研制，“嫦娥一號”月球探測衛星由衛星平臺和有效載荷兩大部分組成 。衛星平臺利用東方紅三號衛星平臺技術研制，科研人員對結構、推進、電源、測控和數傳等8個分系統進行了適應性修改 。有效載荷包括CCD立體相機、成像光譜儀、太陽宇宙射線監測器和低能粒子探測器等科學探測儀器 。
突破技術
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1、軌道設計技術 。從科學探測的目的和任務考慮，為了盡可能對全月面進行探測，特別是對月球南北兩極進行探測，嫦娥－1的工作軌道選擇了繞月極軌道 。為使嫦娥－1在繞月軌道上任何一處的位置都對月面拍照，并具有相同的分辨率，軌道高度要求保持穩定，因此選擇的工作軌道是圓軌道，最終確定為200km高的極月圓軌道，運行周期約為127min 。嫦娥－1在這一軌道運行所需能量最少，發射和變軌過程風險最低，為中國月球探測工程和今后的深空探測軌道設計積累了經驗 。
2、天線技術 。在當時全世界搞月球探測的國家中，美國和俄羅斯深空網主力天線的口徑為35m，最大的天線口徑達到了70m，而我國航天測控網最大天線的口徑只有12m，無法滿足月球探測的需要 。天線的口徑和探測距離成正比，增大天線口徑可以增加航天測控的距離，提高航天測控網的深空探測能力 。經過努力，我們用很少的經費在喀什站和青島站新建了2個18m直徑的天線，提高了遠距離測控精度，使地面站測控距離從地球近程范圍延伸到月球范圍，保證了嫦娥－1在距離地球4.0×105km遠的太空，仍能很好地建立星地間數傳與測控信號的無線通信鏈路，為嫦娥－1圓滿完成運行與科學探測任務奠定了堅實基礎 。
3、首次使用紫外月球敏感器 。紅外地球敏感器在人造地球衛星和宇宙飛船上應用非常普遍，但這種敏感器并不能應用于月球探測任務，因為月球沒有大氣層，不具有穩定的紅外輻射帶，但有穩定的紫外輻射 。用紫外月球敏感器作為嫦娥－1的“眼睛”觀察月球，可以在各種月相下工作，包括新月、上弦月、滿月、下弦月，甚至出現日全食時也可以正常工作，無需地面站支持，即可直接獲得對月的俯仰角和滾動角，確定繞月探測器飛行軌道是否平行于月面 。
4、解決三體定向問題 。以前的地球衛星是兩體定向：太陽電池翼對太陽定向，測控通信和有效載荷對地球定向 。但月球是三體定向：太陽電池翼對太陽定向，探測儀器對月球定向，收發天線瞄向地球 。一個飛行器同時進行3個方向的定向，在技術上難度很大 。因此，首次采用了雙軸天線自主指向控制技術，使天線可以上下左右自由活動，能在半球空間內實現高精度指向定位要求，從而具有對地球的跟蹤指向能力，將科學探測和遙測數據準確傳回地球，并降低通信天線的功耗 。
5、溫控技術 。嫦娥－1繞月飛行時，會受到太陽、月球、月球陰影、地球陰影（月食）和太空寒冷背景的影響，外部熱環境非常惡劣復雜，月球表面溫度變化劇烈，溫差變化在120～－180℃之間 。因此，研制出一套能同時適應地月轉移和月球環境的溫控系統，使嫦娥－1在熱的時候能夠散熱，寒冷環境下又能夠保證衛星溫度，這是一個很大的挑戰 。
工程意義
編輯
技術創新
探月工程是繼人造地球衛星、載人航天之后，中國航天活動的第三個里程碑 。使我國成為世界上為數不多的具有深空探測能力的國家，這些都充分體現出我國綜合國力顯著增強，自主創新能力和科技水平不斷提高 。
積累經驗
作為第一顆月球探測衛星，嫦娥一號衛星的研制過程攻克了很多近地衛星不曾遇到的難題，開辟了中國航天的新領域，為中國執行未來的深空探測任務積累了豐富的經驗 。
娥一號衛星開展的在軌試驗，充分利用衛星的延壽期，獲得了大量有價值的試驗數據，為嫦娥二號、三號衛星的研制，提供了基礎數據，對我國月球探測二期工程的開展和其它深空探測計劃的實施，具有重要的工程意義、科學意義和實踐意義 。嫦娥一號衛星所開展的各項后續試驗，一直是在有組織、有計劃、分步驟進行的，試驗的整個過程充分體現了目的明確，策劃充分，方案細致，把握風險，步步推進的特點，最大限度地充分挖掘和發揮了衛星的潛能，取得了重要的科研成果 。
促進經濟
雖然針對“嫦娥奔月”帶來的經濟效益還沒有一個準確的數字，但美國的“阿波羅計劃”給我們提供了借鑒，當年，“阿波羅計劃”投資了256億美元，但它同時創造了3000多項新技術，帶動了美國高新技術的全面發展和工業繁榮，據估算，”阿波羅”計劃的實施，每投入1美元，最后都能產生4~5美元的經濟回報 。。大到直徑50米的射電望遠鏡天線，小到防爆配電箱，嫦娥一號工程的不少配套產品都來自民營企業 。在我國航天領域，很多高科技原材料、元器件，從國外采購成本高國有企業自行研制時間長，從民營企業中采購軍民兩用產品，成了實惠的選擇 。航天技術能為醫院創建無菌環境，原來用于確保宇航員呼吸潔凈空氣的技術，已經被醫院用來殺滅細菌和病毒；另外，宇航員使用的水循環處理設備，將來可以用于凈化被污染的泉水，達到符合飲用的標準 。
獲得影像
獲取“全月面三維影像”是嫦娥一號衛星取得的重要成果之一 。在一年的時間里，該衛星按計劃完成了南北緯70度的全月面的三維成像，并首次獲取了月表極區的全部影像 。根據中國探月工程指揮部的決定，衛星還開展了月球兩極影像拍攝試驗，至2008年7月1日，完整獲取了月球兩極的影像數據，補充制作了月球極區影像圖 。“嫦娥一號“看”遍了月球的每一寸土地，并完整傳回了數據 。
完成使命
編輯
在經過494天的飛行之后，2009年3月1日，中國首顆深空探測衛星———嫦娥一號以撞擊月球的方式，結束了它的工作使命 。探月工程首席專家歐陽自遠評價“即使悲壯也值得” 。
嫦娥一號衛星于2009年3月1日下午15時36分開始減速，經過37分鐘的減速，衛星成功落在月球的豐富海區域 。據北京航天飛控中心的最后確認：嫦娥一號衛星對月球的撞擊點位于南緯1.50度，東經52.36度 。北京天文館館長朱進說，“豐富海”是一個月海的名字，從撞擊坑的坐標來看，是距離月球赤道比較近的一個點，從地球上能看到 。嫦娥一號衛星在軌運行一年中，共傳回1.37TB(1TB=1024GB)的有效科學探測數據，獲取了全月球影像圖、月表部分化學元素分布等一批科學研究成果，圓滿實現工程目標和科學目標 。
成就
編輯
嫦娥－1首次利用CCD立體相機獲得了120m分辨率全月球影像圖、三維月球地形圖等成果，而且包含了月球的南北極 。在此之前，全世界沒有一個國家獲得過月球的三維立體全月圖 。雖然月球的地圖國外已繪制很多，但多為平面圖，三維立體圖很少，而且還有很多空白，因為月球上高緯度的地方太陽是斜照的，光線不足，拍照效果就差一些 。一般來說，在70°（S）～70°（N）就很難拍攝了，南北極地區有些深坑，太陽永遠照射不到，也沒有繪制成地圖 。嫦娥－1采取與其他國家不同的思路，搭載1臺CCD立體相機和1臺激光高度計，兩者結合起來就能繪制成一張比較精細、全面的月球立體地圖，而美國的“克萊門汀”月球探測器曾獲得過75°（S）～75°（N）之間的110m分辨率月球圖像，但不包括月球的南北極 。嫦娥－1的X射線譜儀和γ射線譜儀可以為月球透視，探明了14種有用元素在全月球上的含量與分布特征 。比如關于氦－3，我們既驗證了美國人的說法，也有自己的獨特看法 。美國人說月球上的氦－3資源量在1.0×10^6～5.0×10^6t左右，我們認為是偏向于低端的1.0×10^6t左右 。如果用于未來核聚變發電，能夠滿足人類社會1萬年以上的能源需求 。
無論從工程上還是從技術上，嫦娥－1都獲得了很大的成功，更重要的是通過這個項目培養鍛煉了一批人才，平均年齡不到30歲，形成了我國深空探測的基本隊伍，現在所有的深空探測項目隊伍都是從這支隊伍慢慢擴展、壯大成長起來的 。
嫦娥－1投入了14億元人民幣，包括了探測器、火箭、2個地面站等，僅相當于修建2km地鐵的費用 。國家當時投了20億元人民幣，余下的6億又作了個備份，即嫦娥－2，因為科學實驗總要允許失敗 。
所獲榮譽
編輯
獲獎單位

所獲獎項

頒發單位


嫦娥一號研發團隊

2007年感動中國特別獎

感動中國年度人物評選委員會




總體評價
編輯
嫦娥一號衛星在軌運行一年中，共傳回1.37TB的有效科學探測數據，獲取了全月球影像圖、月表部分化學元素分布等一批科學研究成果，圓滿實現工程目標和科學目標 。（中國政府網評）
嫦娥一號衛星開展的在軌試驗，充分利用衛星的延壽期，獲得了大量有價值的試驗數據，為嫦娥二號、三號衛星的研制，提供了基礎數據，對中國月球探測二期工程的開展和其它深空探測計劃的實施，具有重要的工程意義、科學意義和實踐意義 。
嫦娥一號衛星首次繞月探測的圓滿成功，樹立了中國航天的第三個里程碑，突破并掌握一大批具有自主知識產權的核心技術和關鍵技術，使中國成為世界上為數不多的具有深空探測能力的國家，實現了多個中國航天史及航天器的“第一”：第一次研制并成功發射中國首顆繞月探測衛星；第一次實現了繞月飛行和科學探測；第一次形成了深空探測任務的總體設計思路和研制流程，這些都充分體現出中國綜合國力顯著增強，自主創新能力和科技水平不斷提高 。