印度“月船”1探测任务介绍

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/20 12:31:01
  印度开展月球探测的设想最初是在1999年印度科学院的一次会议上提出的。2000年,印度宇航学会对此进行了讨论。根据一些学者的建议,印度空间研究组织组建了国家探月任务工作组。印度一些著名科学家和技术专家参与了工作组的研究工作。工作组对探月任务的可行性进行了评估,详细研究了探测任务的工作重点和探测器可能采取的配置。
  工作组提出,鉴于印度空间研究组织的技术实力,规划开展探月任务具有非常重要的意义。工作组还提出了一些具体意见,比如任务的主要科学目标、为满足这些目标而应携带的仪器以及需要开发的运载和卫星技术,并建议在印度境内建设一座深空网地面站,以与绕月探测卫星进行通信。另外,工作组还对预算进行了初步估算。
  2003年4月,由约100位著名科学家组成的评审小组对工作组的研究报告进行了审议。这些科学家代表了行星与空间科学、地球科学、物理学、化学、天文学、天体物理学及工程与通信科学等各个领域。经过详细讨论,特别是考虑到国际上兴起的探月热潮,科学家们一致建议印度开展探月任务。他们认为,开展探月还将为印度的基础科学与工程研究提供所需的动力,并使印度空间研究组织有机会走向静地轨道以外的地方。另外,开展这样的项目还将有助于把青年人才引向基础研究领域。
  2003年11月,印度政府正式批准了称为“月船”1的印度首项月球探测任务。

  科学与任务目标
  “月船”1探测任务将在可见光、近红外、低能X射线和高能X射线谱区对月球进行高分辨率遥感观测。具体科学目标是:1)生成月球正面和背面的三维图集(空间和高度分辨率为5~10米)。2)对全月面进行化学和矿物学测绘,以约25公里的空间分辨率获取镁、铝、硅、钙、铁和钛等元素的分布资料,并以约20公里的空间分辨率获取氡、铀和钍等大原子序数元素的分布情况。同时进行的照相地质学、矿物学与化学测绘将实现对不同地质单元的识别,从而推断月球的早期演化史。化学测绘将有助于科学家确定月壳的地层构造和性质,从某些方面对岩浆海理论进行检验。这可能会有助于确定在月球演化初期轰击月球的撞击体的成分,对研究地球的形成也有重要意义。
  任务目标是:1)在包括深空网地面站等地面保障系统的适当支持下,实现对科学有效载荷、探测器和运载火箭的充分利用。2)实现总装测试、发射、进入约100公里月球极轨道、实验设备在轨运行、通信/遥控、遥测数据接收以及数据快速浏览和归档。归档数据将供科学家使用。
  探测器工作轨道高100±15公里,倾角90±0.5度,周期117.6分钟,相邻地面航迹间的赤道距离为32.62公里。
 任务程序
  探测器于2008年10月22日由“极轨卫星运载器”(PSLV)C11火箭从斯里哈里科塔岛的沙尔萨迪什·达万航天中心发射,被送入一条近地点255公里、远地点22860公里、倾角17.9度的大椭圆初始轨道(IO)。在这条轨道上,探测器约每6.5小时绕地球飞行一圈。在初始轨道上运行几圈后,探测器上的液体远地点发动机(LAM)于10月23日在近地点附近首次点火工作,把轨道远地点抬高到37900公里,并把近地点抬至305公里,轨道周期为11小时。10月25日,发动机再次点火工作,将轨道高度提升到336公里×74715公里,轨道周期约为25小时。10月26日,发动机第三次点火工作,把探测器送入348公里×164600公里的极大椭圆轨道,轨道周期约为73小时。10月29日,发动机第四次点火工作,轨道高度被提升到465×267000公里,周期约为6天。此时轨道远地点已超过地月之间距离的一半。在此之后,发动机于11月4日第五次工作,使探测器进入了远地点为380000公里、近地点约1000公里的地月转移轨道。在这条地月转移轨道上,将根据需要对轨道进行中途修正。当到达月球附近时,探测器充分地降低速度,以利用月球引力将其捕获到一条椭圆形的月球轨道,即月球捕获轨道(LC)。月球捕获轨道的近月点和远月点预定高度分别为500公里和7500公里。此后,探测器上的发动机要点火工作4次,逐步降低轨道高度,最终进入高100公里的圆形极月工作轨道。进入工作轨道后,称为“撞月探测器”(MIP)的撞击探测装置将被弹射出去,并撞向月面。此后,所有科学仪器/有效载荷将按顺序进行测试,然后投入使用。
“月船”1飞行程序示意图
  探测器简介
  “月船”1探测器呈立方体状,边长约1.5米,发射重量1380公斤,进入月球轨道重量675公斤,“撞月探测器”释放后重523公斤。它利用两台星敏感器、陀螺和4个反作用轮来实现三轴稳定。探测器上装有11台科学有效载荷。任务各阶段所需电力均由斜装式单面太阳能电池阵提供。该展开式太阳能电池阵为单板式,最高发电功率为750瓦。太阳能电池阵及其支架在发射阶段叠放在探测器南面板上。在日蚀期内,探测器将由锂离子蓄电池供电。展开后,太阳能电池板相对于探测器俯仰轴倾斜30度。
  探测器采用0.7米直径的X波段抛物面天线进行有效载荷数据传输。在月球轨道上运行时,天线采用双万向支架机构来跟踪地球站。测控通信采用S波段。探测器上设有3台固态记录器(SSR),用于记录来自各有效载荷的数据。SSR-1用于存储科学有效载荷数据,存储容量为32吉比。SSR-2用于存储科学有效载荷数据以及姿态信息(陀螺和星敏感器)、星上管理数据和其它辅助数据,存储容量为8吉比。“月球矿物学测绘仪”(M3)有效载荷设有单独的固态记录器,存储容量为10吉比。
  探测器采用双组元统一推进系统来进入月球轨道和实现绕月飞行期间的轨道与姿态控制。推进系统携带的推进剂可供探测器工作2年之用,且有足够的余量。(待续)  (编译:孙广勃)
“月船”1示意图
“月船”1在轨运行示意图
  印度开展月球探测的设想最初是在1999年印度科学院的一次会议上提出的。2000年,印度宇航学会对此进行了讨论。根据一些学者的建议,印度空间研究组织组建了国家探月任务工作组。印度一些著名科学家和技术专家参与了工作组的研究工作。工作组对探月任务的可行性进行了评估,详细研究了探测任务的工作重点和探测器可能采取的配置。
  工作组提出,鉴于印度空间研究组织的技术实力,规划开展探月任务具有非常重要的意义。工作组还提出了一些具体意见,比如任务的主要科学目标、为满足这些目标而应携带的仪器以及需要开发的运载和卫星技术,并建议在印度境内建设一座深空网地面站,以与绕月探测卫星进行通信。另外,工作组还对预算进行了初步估算。
  2003年4月,由约100位著名科学家组成的评审小组对工作组的研究报告进行了审议。这些科学家代表了行星与空间科学、地球科学、物理学、化学、天文学、天体物理学及工程与通信科学等各个领域。经过详细讨论,特别是考虑到国际上兴起的探月热潮,科学家们一致建议印度开展探月任务。他们认为,开展探月还将为印度的基础科学与工程研究提供所需的动力,并使印度空间研究组织有机会走向静地轨道以外的地方。另外,开展这样的项目还将有助于把青年人才引向基础研究领域。
  2003年11月,印度政府正式批准了称为“月船”1的印度首项月球探测任务。

  科学与任务目标
  “月船”1探测任务将在可见光、近红外、低能X射线和高能X射线谱区对月球进行高分辨率遥感观测。具体科学目标是:1)生成月球正面和背面的三维图集(空间和高度分辨率为5~10米)。2)对全月面进行化学和矿物学测绘,以约25公里的空间分辨率获取镁、铝、硅、钙、铁和钛等元素的分布资料,并以约20公里的空间分辨率获取氡、铀和钍等大原子序数元素的分布情况。同时进行的照相地质学、矿物学与化学测绘将实现对不同地质单元的识别,从而推断月球的早期演化史。化学测绘将有助于科学家确定月壳的地层构造和性质,从某些方面对岩浆海理论进行检验。这可能会有助于确定在月球演化初期轰击月球的撞击体的成分,对研究地球的形成也有重要意义。
  任务目标是:1)在包括深空网地面站等地面保障系统的适当支持下,实现对科学有效载荷、探测器和运载火箭的充分利用。2)实现总装测试、发射、进入约100公里月球极轨道、实验设备在轨运行、通信/遥控、遥测数据接收以及数据快速浏览和归档。归档数据将供科学家使用。
  探测器工作轨道高100±15公里,倾角90±0.5度,周期117.6分钟,相邻地面航迹间的赤道距离为32.62公里。
 任务程序
  探测器于2008年10月22日由“极轨卫星运载器”(PSLV)C11火箭从斯里哈里科塔岛的沙尔萨迪什·达万航天中心发射,被送入一条近地点255公里、远地点22860公里、倾角17.9度的大椭圆初始轨道(IO)。在这条轨道上,探测器约每6.5小时绕地球飞行一圈。在初始轨道上运行几圈后,探测器上的液体远地点发动机(LAM)于10月23日在近地点附近首次点火工作,把轨道远地点抬高到37900公里,并把近地点抬至305公里,轨道周期为11小时。10月25日,发动机再次点火工作,将轨道高度提升到336公里×74715公里,轨道周期约为25小时。10月26日,发动机第三次点火工作,把探测器送入348公里×164600公里的极大椭圆轨道,轨道周期约为73小时。10月29日,发动机第四次点火工作,轨道高度被提升到465×267000公里,周期约为6天。此时轨道远地点已超过地月之间距离的一半。在此之后,发动机于11月4日第五次工作,使探测器进入了远地点为380000公里、近地点约1000公里的地月转移轨道。在这条地月转移轨道上,将根据需要对轨道进行中途修正。当到达月球附近时,探测器充分地降低速度,以利用月球引力将其捕获到一条椭圆形的月球轨道,即月球捕获轨道(LC)。月球捕获轨道的近月点和远月点预定高度分别为500公里和7500公里。此后,探测器上的发动机要点火工作4次,逐步降低轨道高度,最终进入高100公里的圆形极月工作轨道。进入工作轨道后,称为“撞月探测器”(MIP)的撞击探测装置将被弹射出去,并撞向月面。此后,所有科学仪器/有效载荷将按顺序进行测试,然后投入使用。
“月船”1飞行程序示意图  探测器简介
  “月船”1探测器呈立方体状,边长约1.5米,发射重量1380公斤,进入月球轨道重量675公斤,“撞月探测器”释放后重523公斤。它利用两台星敏感器、陀螺和4个反作用轮来实现三轴稳定。探测器上装有11台科学有效载荷。任务各阶段所需电力均由斜装式单面太阳能电池阵提供。该展开式太阳能电池阵为单板式,最高发电功率为750瓦。太阳能电池阵及其支架在发射阶段叠放在探测器南面板上。在日蚀期内,探测器将由锂离子蓄电池供电。展开后,太阳能电池板相对于探测器俯仰轴倾斜30度。
  探测器采用0.7米直径的X波段抛物面天线进行有效载荷数据传输。在月球轨道上运行时,天线采用双万向支架机构来跟踪地球站。测控通信采用S波段。探测器上设有3台固态记录器(SSR),用于记录来自各有效载荷的数据。SSR-1用于存储科学有效载荷数据,存储容量为32吉比。SSR-2用于存储科学有效载荷数据以及姿态信息(陀螺和星敏感器)、星上管理数据和其它辅助数据,存储容量为8吉比。“月球矿物学测绘仪”(M3)有效载荷设有单独的固态记录器,存储容量为10吉比。
  探测器采用双组元统一推进系统来进入月球轨道和实现绕月飞行期间的轨道与姿态控制。推进系统携带的推进剂可供探测器工作2年之用,且有足够的余量。(待续)  (编译:孙广勃)
“月船”1示意图“月船”1在轨运行示意图
32米深空网天线
“地形测绘相机”(TMC)
MIP的结构
“辐射剂量监测实验仪”(RADOM)
“月球矿物学测绘仪”(M3)