嫦娥二號，是中國的第二顆繞月人造衛(wèi)星。它是建基于探月工程一期的嫦娥一號備份星進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，作為二期工程的先導(dǎo)星，且命名為嫦娥二號。嫦娥二號主要是用作試驗(yàn)、驗(yàn)證部分新技術(shù)和新設(shè)備，降低往后工程的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)深化月球科學(xué)探測。嫦娥二號突破了六大關(guān)鍵技術(shù)，2010年10月1日18時(shí)59分57秒，“嫦娥二號”衛(wèi)星在西昌發(fā)射中心發(fā)射。

“嫦娥二號”是中國探月工程二期的先導(dǎo)星，其重要任務(wù)之一是要對“嫦娥三號”的著陸區(qū)進(jìn)行高精度成像，因此其繞月飛行高度將由“嫦娥一號”時(shí)的200公里降低到100公里。“嫦娥二號”CCD相機(jī)的精度也將由“嫦娥一號”時(shí)的120米的分辨率提高到10米以內(nèi)。其他主要技術(shù)性突破還有入軌時(shí)間縮減一半;繞行高度降低一半;無線電傳輸頻率更高;激光發(fā)射頻率提高5倍;傳輸速率提高1倍等。

探月二期工程需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)多、技術(shù)跨度和實(shí)施難度大，國家國防科技工業(yè)局決定將“嫦娥一號”的備份星改造為探月工程二期的先導(dǎo)星“嫦娥二號”衛(wèi)星，旨在試驗(yàn)驗(yàn)證“嫦娥三號”任務(wù)的部分關(guān)鍵技術(shù)，為“嫦娥三號/四號”探測器實(shí)現(xiàn)月面軟著陸積累經(jīng)驗(yàn)，深化月球科學(xué)探測。2010年10月1日18時(shí)59分57秒，“嫦娥二號”衛(wèi)星在西昌發(fā)射中心發(fā)射。

嫦娥二號 - 重要參數(shù)

技術(shù)突破

1、嫦娥二號衛(wèi)星重量為2480公斤;

2、發(fā)射嫦娥二號的長征三號丙運(yùn)載火箭全長54.84米，起飛質(zhì)量345噸，運(yùn)載能力為3.8噸，嫦娥二號發(fā)射將是長征系列火箭的第131次飛行;

3、火箭把嫦娥二號送入遠(yuǎn)地點(diǎn)高度接近38萬公里的直接奔月軌道，而嫦娥一號的入軌點(diǎn)遠(yuǎn)地點(diǎn)高度只有約5100公里;

4、由于采用了不同的軌道設(shè)計(jì)，嫦娥二號約用5天(120小時(shí))即可到達(dá)月球，比嫦娥一號12天的奔月時(shí)間大大縮短;

5、衛(wèi)星環(huán)繞月球飛行的軌道高度為100公里，比嫦娥一號距月球近了100公里;

6、衛(wèi)星上新研制的相機(jī)，能夠?qū)υ屡臄z圖像的分辨率從嫦娥一號的120米提高到10米左右;

7、嫦娥二號的設(shè)計(jì)壽命為半年，嫦娥一號的設(shè)計(jì)壽命是一年，實(shí)際壽命是494天，其中環(huán)月運(yùn)行482天;

8、火箭系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)共有8萬多個(gè)元器件，在空中點(diǎn)火起爆的火工品達(dá)200多種。

攜帶的科學(xué)儀器

1.CCD立體相機(jī)

2.γ射線譜儀

3.激光高度計(jì)

4.太陽高能粒子探測器

5.微波探測儀

6.太陽風(fēng)粒子探測器

7.X射線譜儀[4]

嫦娥二號 - 與嫦娥一號的區(qū)別

“嫦娥二號”原本是“嫦娥一號”的備份衛(wèi)星，因此兩顆星在外形和重量上并沒有太大差別。不過它的繞月飛行軌道將由嫦娥一號時(shí)的200公里高度降低到100公里，這樣它就能把月球看得更清楚了。為此，科研人員為它安裝了分辨率為10米的CCD相機(jī)，這就比嫦娥一號120米分辨率的相機(jī)拍得更清晰、更詳細(xì)。

“嫦娥二號”與“嫦娥一號”相比還有幾點(diǎn)不同，具體體現(xiàn)在著陸方式與相機(jī)分辨率等方面。

著陸方式：軟vs硬

“嫦娥二號”有望采取軟著陸的方式降落月球，來驗(yàn)證軌道控制等相關(guān)技術(shù)。“嫦娥一號”衛(wèi)星受控撞擊月球表面，來進(jìn)行“變軌”試驗(yàn)。通過對撞擊月球表面瞬間的影像拍攝等方式，為今后探測器在月球軟著陸收集科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

空間分辨率：CCDvs普通

“嫦娥二號”一個(gè)重要特點(diǎn)是，其將搭載的CCD相機(jī)分辨率比“嫦娥一號”高出許多，能獲得更清晰、更詳細(xì)的月球表面影像數(shù)據(jù)和月球極區(qū)表面數(shù)據(jù)。而“嫦娥一號”采用相對普通的照相機(jī)空間分辨率：10米vs120米。“嫦娥一號”的空間分辨率是120米，而“嫦娥二號”則達(dá)到了10米。在科學(xué)上，空間分辨率是越小越清晰。

嫦娥二號 - 科學(xué)目標(biāo)

嫦娥二號將延續(xù)嫦娥一號的科學(xué)目標(biāo)，對月球表面元素分布、月壤厚度、地月空間環(huán)境等做更進(jìn)一步的科學(xué)探測。[5]按照規(guī)劃，中國的“嫦娥三號”衛(wèi)星將攜帶月球車在月面著陸，因此，“嫦娥二號”的一個(gè)重要任務(wù)就是要為“嫦娥三號”探路，在完成繞月探測后，它將采取“軟著陸”的方式降落月球。“嫦娥二號”將獲取更多的科學(xué)探測數(shù)據(jù)，由設(shè)于中國科學(xué)院國家天文臺的探月工程地面應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行接收、處理、成圖和科學(xué)研究。[6]

嫦娥二號 - 主要任務(wù)

科學(xué)任務(wù)

獲取月球表面三維影像：分辨率優(yōu)于10米。利用CCD立體相機(jī)獲取高分辨率的月球表面三維影像，結(jié)合激光高度計(jì)獲取的月表地形高程數(shù)據(jù)，可獲取月球表面高精度地形數(shù)據(jù)，為后續(xù)著陸區(qū)優(yōu)選提供依據(jù)，同時(shí)為劃分月球表面的地貌單元精細(xì)結(jié)構(gòu)、斷裂和環(huán)形構(gòu)造，提供原始資料。

探測月球物質(zhì)成分：利用經(jīng)技術(shù)改進(jìn)的γ射線譜儀和X射線譜儀，可以探測月球表面9種元素——硅、鎂、鋁、鈣、鈦、鉀、釷、鈾的含量與分布特征，獲得更高空間分辨率和探測精度的元素分布圖。

探測月壤特性：利用微波探測技術(shù)，測量月球表面的微波輻射特征，獲取3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz的微波輻射亮度溫度數(shù)據(jù)，估算月壤厚度。

探測地月與近月空間環(huán)境：嫦娥二號衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間正是太陽活動(dòng)高峰年，是探測研究太陽高能粒子事件、CME、太陽風(fēng)，及它們對月球環(huán)境影響的最佳探測時(shí)期。利用太陽高能粒子探測器和太陽風(fēng)離子探測器，獲取行星際太陽高能粒子與太陽風(fēng)離子的通量、成分、能譜及其隨時(shí)空變化的特征，可研究太陽活動(dòng)與地月空間及近月空間環(huán)境的相互作用;獲取地月空間環(huán)境數(shù)據(jù)，可為后續(xù)探月工程提供環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)。

工程任務(wù)

突破運(yùn)載火箭直接將衛(wèi)星發(fā)射至地月轉(zhuǎn)移軌道的發(fā)射技術(shù)。

試驗(yàn)X頻道深空測控技術(shù)，初步驗(yàn)證深空測控體制。

驗(yàn)證100公里月球軌道捕獲技術(shù)。

驗(yàn)證100公里×15公里軌道機(jī)動(dòng)與快速測定軌技術(shù)。

試驗(yàn)低密度校驗(yàn)碼(LDPC)遙測信道編碼、高速數(shù)據(jù)傳輸、降落相機(jī)等技術(shù)。

對嫦娥三號任務(wù)預(yù)選著陸區(qū)進(jìn)行高分辨率成像試驗(yàn)。

嫦娥二號 - 發(fā)射時(shí)刻表

2010年10月1日

11時(shí)：正式進(jìn)入發(fā)射程序

11時(shí)許，正式進(jìn)入發(fā)射程序，也就是不可逆程序。同時(shí)舉行最后一次氣象“大會(huì)商”，做出可執(zhí)行氣象報(bào)告。

13時(shí)30分：為火箭加注液氫

氣象報(bào)告出爐，如果可以按期發(fā)射，那么在火箭發(fā)射前5.5小時(shí)(也就是今日13時(shí)30分許)，開始低溫為火箭加注液氫。為保證火箭的動(dòng)力，加注工作要維持到發(fā)射前最后兩分鐘才斷開。

17時(shí)：進(jìn)入射前系統(tǒng)

17時(shí)許，真正進(jìn)入射前系統(tǒng)。此時(shí)，地面開始給系統(tǒng)加電，同時(shí)，各種口令也在此時(shí)開始不斷傳達(dá)、下發(fā)。這一節(jié)點(diǎn)預(yù)示著火箭進(jìn)入了最緊張階段。

18時(shí)20分：塔架平臺展開

倒計(jì)時(shí)40分鐘(1日18時(shí)20分)，2號塔架回轉(zhuǎn)平臺從上而下逐級展開。

18時(shí)45分：人員開始撤離

倒計(jì)時(shí)15分鐘(1日18時(shí)45分)，人員開始撤離，最后一批勤務(wù)人員離開2號發(fā)射塔架，撤離到塔架附近的山洞掩體。

18時(shí)58分27秒：系統(tǒng)內(nèi)部電池供電

倒計(jì)時(shí)90秒(1日18時(shí)58分27秒)，開始轉(zhuǎn)電。即從地面供電轉(zhuǎn)為系統(tǒng)內(nèi)部電池供電，將連接在系統(tǒng)上的電纜插頭拔掉。

18時(shí)58分57秒：準(zhǔn)備點(diǎn)火發(fā)射

倒計(jì)時(shí)60秒(10月1日18時(shí)58分57秒)，準(zhǔn)備點(diǎn)火發(fā)射。

18時(shí)59分17秒：指揮員報(bào)告倒計(jì)時(shí)

倒計(jì)時(shí)(1日18時(shí)59分17秒)01號指揮員報(bào)告倒計(jì)時(shí)。

18時(shí)59分47秒：點(diǎn)火倒計(jì)時(shí)

倒計(jì)時(shí)10秒(1日18時(shí)59分47秒)點(diǎn)火倒計(jì)時(shí)，01號指揮員開始讀秒。

18時(shí)59分57秒：點(diǎn)火

0秒(1日18時(shí)59分57秒)點(diǎn)火。

19時(shí)整：嫦娥起飛

3秒后(1日19時(shí)整)火箭托舉“嫦娥二號”起飛。

19時(shí)02分許，火箭一二級分離。

19時(shí)04分許，火箭飛出大氣層，整流罩分離。

19時(shí)05分許，火箭二三級分離。

19時(shí)25分許，星箭分離。

19時(shí)55分許，嫦娥二號衛(wèi)星準(zhǔn)確入軌，發(fā)射圓滿成功。

2010年10月2日

3點(diǎn)39分鐘左右，經(jīng)過一系列姿態(tài)調(diào)整，嫦娥二號衛(wèi)星用自己身上攜帶的一部監(jiān)視相機(jī)拍下它的第一幅攝影作品，也就是之前所說的“地月成像”中的對地成像。

8點(diǎn)49分，隨著衛(wèi)星的第一組數(shù)據(jù)回傳，這幅對地球成像的照片也已經(jīng)被傳回，會(huì)在不久之后對外發(fā)布。

12時(shí)25分，在北京航天飛行控制中心科技人員的精心控制下，嫦娥二號衛(wèi)星成功實(shí)施首次地月轉(zhuǎn)移軌道中途修正。[9]

2010年10月3日——

10月3日 12時(shí)25分前后，嫦娥二號第二次中途修正被取消。

10月4日 19時(shí)25分和35分，太陽風(fēng)離子探測器和γ射線譜儀開機(jī)。

10月5日7時(shí)許，嫦娥二號傳回首批1.6G科學(xué)數(shù)據(jù)。

10月6日11時(shí)6分，嫦娥二號開始實(shí)施第一次近月制動(dòng)，32分鐘后，衛(wèi)星順利進(jìn)入周期約12小時(shí)的橢圓環(huán)月軌道。

10月7日13時(shí)30分，嫦娥二號結(jié)束首次近月制動(dòng)后的軌道面機(jī)動(dòng)，整個(gè)過程持續(xù)了不到十分鐘的時(shí)間。

10月8日上午10時(shí)45分，衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火，工作約17分鐘后，正常關(guān)機(jī)。嫦娥二號速度進(jìn)一步降低，衛(wèi)星遠(yuǎn)月點(diǎn)高度由8631公里降至1830公里。第二次近月制動(dòng)獲得成功，衛(wèi)星順利進(jìn)入周期為3.5小時(shí)的環(huán)月橢圓軌道。

嫦娥二號 - 飛行時(shí)間

本次發(fā)射使用長征三號丙運(yùn)載火箭，將嫦娥二號衛(wèi)星送入近地點(diǎn)高度200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約38萬公里的直接奔月軌道。衛(wèi)星奔月飛行約需112小時(shí)，其間計(jì)劃進(jìn)行2-3次軌道修正，并開展X頻段測控、紫外導(dǎo)航等試驗(yàn)和空間環(huán)境探測。

當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)月球附近的特定位置時(shí)，將實(shí)施近月制動(dòng)，進(jìn)入近月點(diǎn)100公里的橢圓軌道。再經(jīng)過兩次軌道調(diào)整，進(jìn)入100公里的極月圓軌道。之后，衛(wèi)星將擇機(jī)變軌，進(jìn)入100公里×15公里橢圓軌道，拍攝后續(xù)任務(wù)著陸的虹灣預(yù)選著陸區(qū)圖像，分辨率優(yōu)于1.5米，并驗(yàn)證快速測定軌等相關(guān)技術(shù)。1-2天后，衛(wèi)星返回100公里環(huán)月軌道，繼續(xù)開展技術(shù)試驗(yàn)和科學(xué)探測。

嫦娥二號衛(wèi)星將利用新研制的立體相機(jī)和改進(jìn)的激光高度計(jì)進(jìn)行月面地形地貌探測，獲得分辨率優(yōu)于10米的月表圖像和更精細(xì)的月表高程數(shù)據(jù);同時(shí)，利用改進(jìn)的γ/X射線譜儀、微波輻射計(jì)、空間環(huán)境探測儀等，對月表元素和物質(zhì)成分、月壤特性、地月空間環(huán)境進(jìn)行探測。

嫦娥二號任務(wù)的成功實(shí)施，將驗(yàn)證直接奔月軌道發(fā)射、100公里近月制動(dòng)、15公里變軌、高精度成像、X頻段深空測控體制等關(guān)鍵技術(shù)，還將驗(yàn)證低密度奇偶校驗(yàn)編譯碼、紫外敏感器自主導(dǎo)航、高速數(shù)據(jù)傳輸、降落相機(jī)等新技術(shù)，為后續(xù)月面軟著陸及深空探測任務(wù)奠定重要的技術(shù)基礎(chǔ);同時(shí)，在科學(xué)上將獲得更加豐富和準(zhǔn)確的探測數(shù)據(jù)，深化對月球的科學(xué)認(rèn)知。

嫦娥二號 - 獲得資料

正在“奔月”途中的“嫦娥二號”衛(wèi)星2010年10月5日日早上發(fā)回第一軌數(shù)據(jù)。截至早上7時(shí)，首批科學(xué)數(shù)據(jù)接收完畢，容量在1.6G。繼10月2日晚首臺科學(xué)儀器順利開機(jī)之后，正在“嫦娥二號”衛(wèi)星4日晚又有兩臺科學(xué)儀器開機(jī)。至此，“嫦娥二號”衛(wèi)星所搭載的γ射線譜儀、太陽高能粒子探測器和太陽風(fēng)離子探測器順利開機(jī)，而“奔月”途中需要提前打開的儀器已經(jīng)全部順利開機(jī)。這些設(shè)備主要用于地月之間的空間探測。

2010年11月8日上午，國防科技工業(yè)局首次公布了嫦娥二號衛(wèi)星傳回的嫦娥三號預(yù)選著陸區(qū)——月球虹灣地區(qū)的局部影像圖。首次公布的月球虹灣地區(qū)局部影像圖是一張黑白照片。該影像成像時(shí)間為10月28日18時(shí)，是衛(wèi)星距離月面大約18.7公里地方拍攝獲取。

2012年2月6日，中國國家國防科技工業(yè)局在北京發(fā)布了“嫦娥二號”月球探測器獲得的7米分辨率全月球影像圖。

制作完成的7米分辨率全月球分幅影像圖產(chǎn)品共746幅，總數(shù)據(jù)量約800GB。同時(shí)科研人員還制作完成50米分辨率標(biāo)準(zhǔn)分幅影像圖產(chǎn)品和全月球數(shù)據(jù)鑲嵌影像圖產(chǎn)品。這是中國探月工程取得的又一項(xiàng)重大科研成果，國際上尚無其他國家獲得和發(fā)布過優(yōu)于7米分辨率、100%覆蓋全月球表面的全月球影像圖。