將嫦娥一號衛星送上太空的 10 個關鍵環節
作者：李錦鴻（VR2GY）
關節點一：發射
綜觀人類探月史，美國和蘇聯在 20 世紀的探月活動，因運載火箭故障造成的探測失利占了很大比重。因此，運載火箭的高可靠性，是確保探月成功的必要前提。
這次發射是長征三號甲運載火箭的第 15 次發射，迄今這一型號火箭的發射成功率為 100%。此前，長征三號甲運載火箭與應用廣泛的東方紅 3 號衛星平臺曾多次“聯姻”，每次都取得圓滿成功，用這樣一個“大力士”來托舉在東方紅三號衛星平台上研製而成的嫦娥一號衛星，再合適不過了。
在我國現有的 3 個航太發射場中，只有西昌衛星發射中心具備發射長征三號甲等大推力火箭的能力，而且這裏緯度低、海拔高、氣候宜人、交通便利，是發射各類地球同步軌道衛星的理想場所。
關節點二：入軌
衛星能否準確進入預定軌道，是判斷發射是否成功的重要標誌。
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，並在近地軌道滑行飛行一段時間。
在火箭起飛的第 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。
關節點三：變軌
當嫦娥一號衛星在 16 小時軌道飛行一圈半後，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 分鐘後，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。
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圈後，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。這一時刻大約發生在 10 月 29 日。
這幾次變軌都是通過衛星上的發動機使衛星加速。從理論上講一次變軌就可以實現，但為了充分利用燃料，同時也為了方便地面控制，科學家把變軌逐步分解。
關節點四：奔月
在 3 條大橢圓軌道上經過 7 天“熱身”後，嫦娥一號衛星將正式奔月。
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。
嫦娥一號衛星選擇這樣的奔月方式，有著 3 方面的優點：一是可以確保重力損耗控制在 5% 以下；二是將幾次近地點機動安排在同一地區，有利於地面監測；三是安排了 24 小時軌道，可以比較方便地解決發射日期延後的問題。
關節點五：修正
在地月轉移軌道，也就是從地球軌道到月球軌道的這段距離，嫦娥一號衛星需要飛行約 114 個小時。
在人類探月活動的歷史上，曾多次發生探測器未能實現月球的捕獲而丟失在星際間的事故，這大多是由於飛行過程中衛星姿態和速度控制不精確造成的。如果衛星在地月轉移軌道近地點有1米／秒的速度誤差或1千米的高度誤差，飛到月球附近時都將產生幾千千米的位置誤差。
在高速飛行的過程中，嫦娥一號衛星必須在地面的指令下進行中途軌道修正。一般來講，至少需要進行兩次修正，第一次是在進入地月轉移軌道的一天之內，第二次是在到達月球的前一天內。這些指令，都是由設在北京的航太飛行控制中心發出的。
關節點六：制動
11 月 5 日前後，當嫦娥一號衛星到達距月球 200 千米位置時，需要進行減速制動，也就是“剎車”。只有這樣，才能被月球引力捕獲，成為繞月飛行的衛星。
這是實現繞月飛行的一個重要步驟：“剎車”晚了，衛星就要撞到月球上去；而“剎車”早了，則會飄向太空。“剎車”是否成功，關鍵取決於衛星當時的位置和速度向量是否正確。經過多次復核、複算，我國科學家已經突破了這一技術難題。
關節點七：繞月
嫦娥一號衛星的第一次近月制動，將發生在 11 月 5 日，從地月轉移軌道進入 12 小時月球軌道。從這一刻起，嫦娥一號衛星成為真正的繞月衛星。
11 月 6 日前後，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，並在這個軌道上運行 7 圈。
11 月 7 日前後，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。
這時的嫦娥一號衛星，將向地面傳回經過公眾投票選出的 30 首歌曲。
關節點八：探測
建立月球工作軌道後，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誌。
干涉成像光譜儀、鐳射高度計、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佈進行辨析。
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 萬千米範圍的“地－月”空間環境展開探測。
關節點九：傳輸
按照科學家的通俗說法，這次為“嫦娥”買的是“單程票”。那麼，一去不復返的嫦娥一號衛星，如何從 38 萬千米外將探測數據傳回地球？
嫦娥一號衛星攜帶的傳輸天線有兩部：一部是定向天線，方向始終對著地球上的接收天線；一部是全向天線，也就是沒有固定方向的天線。
巨大的空間衰減、時間延遲，使得地面接收月球探測資料的技術難度大大增加。地面應用系統為此專門建造了兩座被稱為射電望遠鏡的大口徑天線：一座在北京密雲，天線口徑達 50 米；一座在雲南昆明，口徑達 40 米。
兩座大口徑天線像一雙巨大的眼睛，時刻注視著嫦娥一號衛星的一舉一動，把衛星傳輸來的資訊全部收集起來。
關節點十：研究
嫦娥一號衛星歷經千難萬險獲得的資料十分珍貴。能否充分利用好這些資料，將決定著探月活動價值的高低。
傳到地面的資料將被送到設在北京的地面應用系統總部，進行預處理。完成預處理的資料，將由地面應用系統組織更多的科學家和技術人員進行進一步的研究和處理，得出最新的研究成果或科學發現。
國家航天局宣佈，嫦娥一號衛星獲得的許多資料將完全公開，供全世界的科學家研究分享。土生土長的中國“嫦娥”，將為人類的航太事業作出自己的貢獻。
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