余梦伦院士：嫦娥卫星发射实现四大突破
中国科学院院士、中国运载火箭技术研究院总体设计部航天飞行力学和火箭弹道轨迹设计专家余梦伦做客新浪网“嫦娥工程系列访谈”。他介绍说长三甲火箭具有：运载能力大；过往发射100%成功，飞行可靠性强；适应性强三大优点，也因此被选择发射“嫦娥一号”卫星。以下为访谈实录：
主持人：欢迎余院士来到新浪网嫦娥系列访谈。
余梦伦：向新浪网友们问好，有机会和大家多讨论。
中国科学院院士、火箭弹道轨迹设计专家余梦伦做客新浪网
主持人：嫦娥一号发射在即，余院士您怎么看嫦娥工程的意义？
余梦伦：嫦娥探月工程，是我们中国人一直期望的，实际上在1970年代中国航天人就期望有机会发射月球探测器。国际上探月1960年代末已经进行了，包括著名的美国阿波罗计划。那么有人说，中国在21世纪进行探月，意义好像不怎么大了。但我们觉得探月是中国人对人类的一个贡献。作为一个大国，我们有责任对宇宙空间进行探索。
今年6月1号长征火箭第100次发射，象征了我国航天事业的发展到了一个新的阶段。所以在这个时候进行探月，我们的长征火箭和卫星飞向深空，脱离地球达到38万公里这样一个距离，也是中国航天特别大的一个飞跃，我觉得意义确实很大。
这对全国人民来说也是一个突破。航天探月是在各行各业的支持下才能够进行。航天领域包入了全国各行各业，有电的、有机械的、有化工的、有材料的，需要各方面合作才能搞。所以这个探月工程也是全国整个科技界，整个工业界一个总的显示力量的机会，涉及整个国家水平。
主持人：刚刚您说，长征系列火箭已经有100次发射，那嫦娥工程是长征系列火箭第多少次发射呀？
余梦伦：101次已经打了，6月1号以后又发射了一次卫星，嫦娥飞月工程发射可能是103次。现在计划的具体情况可能有些变化，但肯定是在这个之后。
主持人：实现这么一个远距离发射，在火箭、轨道设计等等技术层面要实现哪些突破，才能圆满地完成这次任务？
余梦伦：一般是有四个难点。第一个问题是轨道设计，这样的轨道我们第一次飞；
第二个问题是控制，在飞行中有火箭的控制，有卫星的控制。火箭与卫星在飞行当中必须有一个参考系，就像船在大海航行，必须有个灯塔指令航程，所以飞行过程中需要很多的参考机制，这些都是控制上的问题；
第三个问题是环境适应。因为它从地球出发要经过大气层，还有电离层，深空中还要考虑太阳辐射等等，这些环境过去没有遇到过。
第四个问题是构造远距离测控，远距离测量。火箭发射也好，卫星飞行也好，我们地面的人都必须要知道它飞到哪儿，所以必须要测量。还要和飞行器保持联络，火箭和卫星要把信号传输下来，我们的遥控指令要传输上去，这些都是需要进行通讯的。这么长的距离，过去我们没有实验过。
主持人：我们来一一地解读这四项。先说一下执行这次发射任务的长三甲火箭。长三甲火箭是什么样子？它有什么功能？
余梦伦：网友们可能都经常听到长三甲这个火箭名称。中国的运载火箭都取名为“长征”， 1970年4月24号发送第一颗卫星的是“长征一号”，是比较小的火箭。随着航天技术的发展，火箭慢慢大了，各方面能力提高了。之后有了长征二号、长征三号、长征四号，所以我们的长征火箭系列一共有四个系列。长征一号的任务已经完成了，打了两次。长征二号系列很庞大，主要打一些资源卫星、海洋卫星等。它是两节火箭，能力还不是很大。
从长征三号开始，我们在70年代开始研制的。就为了发射地球同步卫星，上了6000公里的通讯卫星要求地球同步，卫星始终固定在某地上空，可以对地通讯。长征三号火箭就是为了这个用的。长征三号的运载能力大概只有1.4吨。
随着卫星技术发展，通讯容量的增加，卫星的重量越来越大了。卫星研制单位提出，要搞两吨重的卫星，我们就相应重新设计了火箭，在长征三号技术基础上把火箭再做大，我们叫它长征三号甲，区别于长征三号。它的运载能量可以达到2.5吨，东方红三号卫星等很多我们在用的卫星都是由它来打的。
主持人：您刚说到长三甲火箭有一个特点，它的运载重量比较大。除此之外，还有什么因素促使最后选择用长三甲来发射嫦娥一号卫星呢？
余梦伦：长三甲火箭是中国运载能力最大的火箭，还有一个叫长征三号乙，也就是长征三号B，它的运载能量还要大，那么为什么我们选中长三甲火箭呢？因为长三甲火箭1994年第一次发射，到今年为止，它发射了14次，成功率是百分之百。所以它是到目前为止最可靠的运载火箭。
此外，还因为长征火箭系列中，长三甲火箭是用来打高轨道的。而嫦娥一号卫星重量在2吨左右，也是高轨道，所以基本上匹配了。
主持人：请您介绍一下长三甲火箭的样子，它发射的时候有多重？
余梦伦：它的长度大概是52米，大概有十几层楼高，世界上各个火箭基本上都是这样的高度。大家马上可以在电视里面看到它的发射情况，在西昌卫星发射场。它的直径是3.35米，大概有两个汽车那么宽，体重大概是250吨左右。
主持人：我了解到长三甲火箭还有一个比较灵活的控制系统，可以对有效载荷进行大姿态的“调姿定向”。请您给网友解释一下什么叫“调姿定向”？
余梦伦：一般火箭飞行当中有自己的飞行姿态，同时卫星也对飞行姿态有要求，比如它的天线朝什么方向、太阳帆板朝什么方向都是一定的。那么我们在发送的过程当中，有时候就需要一定的姿态，比方天线要对地，太阳帆板要对太阳。往往入轨的时候火箭的姿态不一定和它所需要的姿态相一致，所以我们在火箭入轨以后就要调整火箭的姿态到它需要的位置。这个叫适应性，就是适应卫星各方面的要求。一般来说，对火箭的要求包括：运载能力要大，第二要飞行可靠，第三要适应性。
主持人：长三甲这两项都具备吗？
余梦伦：是。
主持人：卫星从发射开始直到进入月球的工作轨道全过程应该是分几段？这几段过程能不能详细给我们介绍一下？期间几次变速是什么样的经过？
余梦伦：首先从地面起飞穿过大气层叫上升段。飞行高度大概在200公里左右，到200公里进入一个停泊轨道，围绕地球转大概上万公里，等待机会飞向月球。
主持人：卫星围绕地球的这段时间，会不会经过中国的上空，我们能不能看到？
余梦伦：可能看不到。因为从西昌发射，火箭就出海了，停泊轨道整个都在太平洋上空。这时在测量船上可以看到，测量船要在太平洋上面跟踪火箭飞行。
主持人：卫星离开地球前往月球这一段轨道的名字叫什么？
余梦伦：我们一般叫地月转移轨道，因为是地球往月球转移的这样一个轨道。前面的轨道，刚才说了在200公里到5万公里要转三圈，这就叫调向轨道。就是说月球是动的，所以在调向过程当中等待月球飞过来。
主持人：这涉及到了发射窗口期的问题。什么叫窗口期？
余梦伦：发射窗口广义来说就是从这个空间转移到那个空间的一个限时范围。
主持人：我们知道窗口期一个月就只有一次，而且这个时间也非常短。
余梦伦：我们从航天发射的角度要找一个最佳时机。因为整个发射过程中需要满足很多条件，特别是对太阳光照。所以探月飞行，飞到月球这样一个空间交汇的问题，严格来说不是任何时间都有交汇，既满足太阳光的要求，又满足交汇的要求。在窗口各种条件都满足的情况下，就出现一个允许发射的时间，这叫发射窗口。它是一个时间概念，时间的允许范围。从探月历史上讲，世界各国都在想办法扩大这个窗口。
但中国是第一次探月，在窗口上我们做了一些严格的要求，使发射条件处于一个最佳状态。对我们嫦娥一号来说，不是每个月都有窗口，应该说一年有两个窗口，一个是在春节，一个在秋季。这样来保证嫦娥一号发射更顺利。
主持人：嫦娥一号要在调向轨道上等待窗口期，是不是说我们要在窗口期到来之前，嫦娥一号就应该离开地球表面了？
余梦伦：对。可能发射的时候月球不在交汇的时候。本来调向是可变的，但是我们这次发射把调向轨道基本上冻结了。因为在发射前地面经过大量的计算，把整个飞行程序和飞行的用途整个结合起来了。
主持人：刚才我们探讨了嫦娥一号升空，到离开地球去月球这段过程。卫星进入月球的轨道是什么样的过程？
余梦伦：我们最终的任务就是使卫星环绕月球飞行，我们叫环月轨道。进入环月轨道后，飞行任务已经完成了，就是说前面的机动变轨任务完成。
主持人：历史上很多次月球探测器都从月球身边溜走了或者撞上了月球，这一段的控制，是不是非常难？
余梦伦：对轨道的精度控制是很重要的。举个例子说，初始每秒有一米的误差，那飞到月球附近，可能就会差4、5千公里。我们对精度的控制分几个方面，其中一个是火箭本身要精确入轨，长征火箭精度是比较高的。
卫星脱离火箭以后，在飞行过程当中要靠地面的指控不断进行修正，把前面的距离误差修正，一般进行两三次，最后才能进入月球附近空间。我们对轨道要求尽量高一点，避免有误差使卫星撞到月球上面，然后慢慢修正到我需要的轨道。
主持人：看来嫦娥一号奔月，离不开火箭这个“大力士”。最后一个问题，请您谈一谈火箭未来的发展方向。
余梦伦：我们用了十分之一的钱做到了与外国同样的运载火箭，这是非常非常不容易的。展望将来，包括国务院中长期科技规划，包括十一五计划，都提出要研制新的运载火箭。
新在什么地方呢？第一点，将来我们的运载火箭要使用无毒的推行器。第二点要可靠，从96年以后我们的可靠性是100%了，但是我们将来可靠性还要提高。第三点是降低发射成本。第四点运载能力要提高，新一代运载火箭也是长征火箭更新换代的要求，现在进展也很顺利。
主持人：神七明年发射，我们的火箭系统需不需要做一些改进？
余梦伦：从运载能力角度来说，现有火箭完全可以满足的。对神七来说，火箭的适应性还得提高，比如让宇航员在飞行过程中更舒服。有人比喻，神五的时候，火箭像卡车一样，震动比较大；到神六的时候，火箭像小轿车，两个宇航员感到比较舒服；那么我们将来打神七的时候，火箭要像高级的小轿车，更舒服了。
主持人：好，非常感谢余院士来给我们网友来解答这些问题。
余梦伦：好，谢谢大家。
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