随着长征三号一箭冲天，我们又在航天史上留下浓墨重彩的一笔。

　　我们欣喜地看到，嫦娥一号卫星从立项至今，实现了“一年半转正样卫星研制，三年实现首飞”的目标，技术上创下我国航天史上多个第一的纪录：首次采用S波段定向天线，保证了嫦娥一号卫星在距离地球40万公里远处仍能很好建立星地间数传与测控信号的无线通信链路；首次使用紫外月球敏感器，确保探测仪器始终处于最佳工作状态；利用微波辐射探测月壤厚度，这在全世界尚属首次……

　　绕月探测工程是中国航天事业的第三个里程碑，而这第三个里程碑的高高竖立，标志着我国凭着“中国创造”的实力成为了世界上探月的国家之一。

　　随着一声巨响，长征三号火箭一跃升天，载着首颗探月卫星嫦娥一号，载着中国人的千年探月梦，直刺苍穹。

　　这意味着，我国继人造地球卫星、神舟载人飞船之后，又成功书写了进入太空的全新篇章。

　　据中国空间技术研究院嫦娥一号卫星总指挥兼总师叶培建介绍，嫦娥一号卫星的成功研制、发射和绕月飞行，表明我国在空间技术领域实现了多项新技术突破。

　　首次采用S波段定向天线

　　定向天线是一个复杂的机、电、热多学科组合系统。系统设计时需要考虑很多跨学科跨专业的问题，涉及到总体、控制、机构、热控、通信等专业。定向天线研制人员攻克了系统布局设计、压紧释放机构设计和双轴驱动机构设计等技术难关，保证了嫦娥一号卫星在距离地球40万公里远处仍能很好建立星地间数传与测控信号的无线通信链路，保证了卫星圆满完成运行与科学探测任务。

　　首次使用紫外月球敏感器

　　控制卫星姿态对于保证星上仪器正常工作十分重要，以往曾用红外地球敏感器、太阳敏感器和恒星敏感器等光学姿态敏感器作为空间飞行器的姿态测量部件。但月球本身的特殊性以及嫦娥一号卫星探测任务要求敏感器必须直接测量卫星对月姿态，特别是对俯仰方向和滚动方向的姿态进行实时控制，及时纠正各种因素引起的卫星姿态偏差，确保探测仪器始终处于最佳工作状态。

　　经过反复研究月面不同物质、不同地形的反射特性后发现，在短波谱段反射率差别有减小的趋势。这表明如果从紫外谱段进行观测，月面明暗反差会有所改善。

　　紫外月球敏感器光学系统研制必须解决三大问题。其一是光学材料的选材问题，材料不仅要满足紫外波段像差校正的要求，而且要具有良好力学特性和理化稳定性，能够适应严酷的空间环境。其二是像质问题，对于任何光学系统，视场角越大，像差越难以平衡，光学设计越困难。紫外月球敏感器150度的大视场，以及对影像的光学分辨率高要求，进一步加大了光学设计的难度。其三是要在具有足够强度、刚度的条件下，使光学系统重量降到最低。这些因素，无疑使光学系统的研制工作难上加难。

　　国外星敏感器常采用蓝宝石制作，但大体积的蓝宝石价格十分昂贵，仅是购买原材料就是一个天文数字。嫦娥一号卫星紫外月球敏感器采用光学玻璃和光学晶体的配组，设计水平达到国内先进水平。

　　软件是紫外月球敏感器中的重要组成部分。在光学头部拍摄到月球影像后，由软件进行图像处理和图像识别，检测出月球圆盘边缘，并应用姿态处理算法结算出卫星姿态。嫦娥一号创造性地运用“中心射线法”进行月球图像边缘检测，不但边缘检测效果很好，而且软件数据处理时间由以前的4、5秒缩短为现在的1秒钟，使软件处理速度不仅达到而且超过了任务要求。

　　紫外月球敏感器实现了三个第一：它是我国第一个以月球为观测目标的光学姿态敏感器；我国第一个大视场成像式敏感器视场达到150度；我国第一个工作在紫外谱段的光学敏感器。

　　首次设计出卫星奔月轨道

　　地球到月球不但距离遥远，而且月球自身还在围绕地球进行公转，因此，如何让嫦娥一号卫星与运动着的月球精确交会，并沿着卫星在月球上的工作轨道运行是一个非常复杂的技术。

　　嫦娥一号卫星的飞行轨道受地球和月球的相对运动以及月球的引力、变轨过程应处于地面测控站和测控船可见弧段内、运载火箭推力和发射窗口的选择、卫星燃料携带量限制、轨道阴影分布，以及卫星能源供应等一系列条件的制约。在轨道设计过程中，科技人员综合考虑了各种情况，最终设计出一条使嫦娥一号卫星奔月飞行所需能量最少、发射和变轨过程风险最低的轨道，整个飞行需经历调相轨道、地月转移轨道、月球捕获轨道、环月轨道等四个阶段。嫦娥一号卫星的奔月之路，不仅为中国航天史上留下了独特的印迹，也为月球探测工程和今后的深空探测轨道设计积累了宝贵的经验。

　　首次利用微波探测月壤厚度

　　嫦娥一号卫星利用微波辐射手段探测月壤在全世界尚属首次。

　　微波探测器曾多次用在针对地球的探测器上。虽然这种手段探测月壤还备受争议，但近年来，随着科学技术的发展，各国科学家逐渐认识到它是探测月壤的一种可行手段。相关专家介绍，嫦娥一号卫星在国际上首次利用微波探测月壤的厚度，其数据处理的方法还需要在实践中检验和改进。

　　任何温度高于绝对零度（即零下273℃）的物体都会产生微波辐射能量。利用不同频率的微波信号穿透月球表面物质的能力区别，便可获取月壤的厚度信息。嫦娥一号卫星上的微波探测仪被设计成多频微波辐射计，选择的探测频率有3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz。微波的频率越高，其穿透能力越低，如37.0GHz，反映的仅仅是月球的表面微波辐射，而3.0GHz这个波段穿透能力较强，能反映月表深处月岩和月壤辐射的能量之和。利用测得的月表不同波段的微波辐射能量信息，专家就能分析出月壤的厚度。

　　专家说，利用微波分析月壤的厚度本身就是一门科学，嫦娥一号卫星在这个领域也在进行探索，现在，国内已经找到了分析这些微波数据和反演月壤厚度信息的方法。

　　热控系统为“嫦娥”调体温

　　每当人们在月夜仰望玉盘样的月亮，心里联想到的是桂花树、玉兔等美好的神话传说。其实，真实月球是个极为荒芜的世界，与火星相比，月球的热环境更为恶劣。为了保证嫦娥一号卫星在月球轨道安全运行，卫星热控系统的设计人员精心进行了系统设计和实施，完成了整星热控制。呈现在卫星外表的金灿灿、银闪闪的美丽衣裳就是热控设计一个重要组成部分，相当于是一套能调节卫星体温的“空调服”。

　　在真空环境中，热量只能通过热传导、热辐射的方式进行传递，被卫星吸收的来自太阳、月亮热能，和卫星内部各仪器工作产生的废热最终通过热辐射形式辐射到外空环境中。为了有效调节“嫦娥”的体温，设计人员对星外表的状态进行了精心设计，主要使用了两种材料：第一种最为常见，卫星舱体外壁的大部分都被贴上了金灿灿的超级隔热材料———多层隔热组件。高温时有隔热效果；低温时，它保证卫星“体温”不至于急剧下降，算是卫星的“棉袄”。第二种材料像小镜子，表面银光闪闪，学名为光学太阳反射镜，为卫星的散热面，它也被贴在卫星的“体表”，能将90%%的太阳辐射能量直接反射回太空，同时自身的热辐射能力很强，从外部环境中吸收的热量和卫星内部热量辐射出去，堪称卫星的“汗衫”。有保温的“棉袄”和散热的“汗衫”共同作用，最终使卫星形成一个合适的温度环境，为星上各设备正常工作提供了一个良好的热环境。

　　卫星热控系统还采用了一种特殊的产品———热管，其导热性能是紫铜的200倍，换句话说假如有人拿着根长2—3米长的热管一端，将另一端放入100℃沸水中，也就几秒的功夫，手便会感觉出温度在飞速上升而不能把持。卫星上装热管，就是利用它将一个设备或者部位的热量迅速传递到另外一个的设备上去。

　　卫星哪个部位套上“棉袄”，哪个部位只穿“汗衫”，哪些设备需要热管导热，都是很讲究的。这些热控材料的布局与卫星体内设备的位置密切相关。所有的设备不能被热着，也不能被冻着，如电池，在低温下其工作效能很受影响，其星内部分被“棉袄”包裹了起来，形成了单独的温度控制空间，而且在电池的周围，还配上了加热器，以保证它必须的温度；而有的设备只能在低温状态下工作，如立体相机中的CCD,如果温度过高，燥点过多将影响成像。所以，设计人员用一根热管将CCD及周围器件工作时产生的热量引导到舱外，辐射出去，保证了其工作温度的要求。

　　卫星体内还布置了160个测温点，如同一根根感温神经细胞一样密切关注每台设备的温度，一旦发现温度异常，加热器马上调节设备温度。卫星各个特殊部位采用的加热器共有80路，由卫星上计算机进行管理。

　　正常状态下，嫦娥一号卫星在距月球表面200公里高度的轨道上运行，交替经过月球的阳面、阴面。卫星飞行在月球的阳面时，在太阳的照射和月球红外热流共同影响下，卫星朝阳面的温度会迅速升高，卫星的另一面温度又会很低。按照卫星任务安排，这样的情况交替在卫星的两个面上重复，热控设计人员巧妙地设计了3根U形热管贴在卫星舱外舱板上，将一侧的热量快速传递到另一面，同时还利用“棉袄”的隔热，“小镜子”的散热，使整星的热控品质有很大的提高。因此“嫦娥”虽然身临“酷热”“酷冷”天上宫阙，还是可以悠然自得的尽情“赏月”。

　　创新γ射线谱仪分析矿物

　　分析月球表面有用元素及矿物的含量和分布，可以通过X射线谱仪、γ射线谱仪以及干涉成像光谱仪实现。

　　月球表面物质的原子或者原子核受到宇宙射线粒子的轰击后，会激发出各具特征的X射线和γ射线。一些天然放射性元素不用宇宙射线的激发，自身就能发射X射线或γ射线。通过γ射线谱仪测量这些特征γ谱线的能量和通量，专家可以推导出月球表面元素的种类和蕴含程度。

　　嫦娥一号上的γ射线谱仪有很大创新。宇宙射线打到元素上，元素会激发γ射线。而卫星本身很多地方都用了很多金属材料，宇宙射线打到卫星上，也同样产生γ射线。如何确定哪些射线是来自月球的呢？1998年，由美国发射的月球勘探者号也装有γ射线谱仪，但是，它伸出一根长杆使γ射线谱仪远离卫星本体，从而避开卫星本身受激发出的γ射线的影响。卫星在轨道上要伸出一根长杆，在杆的末端安装γ射线谱仪，难度很大。嫦娥一号卫星没有采用这种方式，它携带的γ射线谱仪中主探测器晶体的一个面朝向月球，其他面都用同一种晶体包裹起来，叫做反符合晶体。直接进入γ射线谱仪主晶体的射线来自月球；而先穿过反符合晶体，再进入γ射线谱仪主晶体的射线则是来自卫星本身，这样就能很容易地区分出哪些γ射线是来自月球的了。

　　■嫦娥一号卫星研制大事记

　　2004年2月25日，国防科工委正式宣布中国月球探测工程———“嫦娥工程”正式实施。

　　2004年4月30日，嫦娥一号卫星通过初样详细设计评审，卫星转入初样研制阶段。2005年11月，嫦娥一号卫星完成了初样研制工作，明确了正样产品的技术状态。2005年12月，嫦娥一号卫星通过了整星正样设计评审。卫星转入正样研制阶段。

　　2007年1月19日，嫦娥一号卫星通过了国防科工委月球探测工程中心和航天科技集团公司组织的整星出厂评审，准备出场。

　　2007年2月，根据工程任务实际，国防科工委决定将嫦娥一号卫星的发射窗口调整到2007年10月。2007年8月，嫦娥一号再一次待命进场。2007年10月24日，嫦娥一号发射成功。