嫦娥二號

2007年12月17日，嫦娥一號備份星命名為嫦娥二號 ^[7]  。

2008年6月24日，嫦娥二號衞星專題研究會召開；7月，嫦娥二號第二輪總體方案論證工作完成；10月，嫦娥二號經國務院批准立項。2008年，嫦娥二號整星方案設計完成，主要開展頂層策劃、技術狀態清理及複核、總體規範制訂等研製工作及任務軌道設計、大系統間接口協調、分系統技術規範制訂、X波段應答機等新產品技術攻關和專項試驗工作 ^[7]  。

2009年，嫦娥二號單機、技術試驗和有效載荷兩個分系統的初樣研製完成；速高比補償對測定軌精度要求、15千米軌道飛行大系統保證等專題協調及全部專項試驗完成；正樣產品研製、總裝、AIT階段電性能測試和軟件/FPGA 落焊工作完成；並開展了軌道設計、空間單粒子效應防護等質量複查和複核復算，補充了“軌道設計、飛行程序、虹灣成像、監視相機/紫外成像”等技術專題研究。

2010年6月，嫦娥二號質量複查和出廠評審完成；7月10日，嫦娥二號運抵西昌衞星發射中心 ^[8]  。

2010年10月2日，嫦娥二號完成第一次地月成像 ^[9]  。

2010年10月6日，嫦娥二號被月球捕獲，實施第一次近月制動，進入週期約12小時的橢圓環月軌道 ^[3]  。

2011年4月，嫦娥二號設計壽命期滿，既定工程目標與科學任務完成 ^[4]  。

2011年6月9日，嫦娥二號正式飛離月球，前往日地拉格朗日L2點，開啓中國深空探測的新徵程 ^[4]  。

2011年8月25日，嫦娥二號進入拉格朗日L2點環繞軌道 ^[4]  。

2012年6月1日，嫦娥二號受控變軌，進入飛往小行星的轉移軌道 ^[4]  。

2012年12月13日，嫦娥二號在與4179號小行星（Toutatis）交會並捕獲小行星影像，完成了4179號小行星國際首次近距離的光學探測。

2012年12月15日，嫦娥二號飛抵距地球約700萬千米遠的深空，與圖塔蒂斯小行星擦身而過，標誌着嫦娥二號再拓展試驗成功，嫦娥二號工程宣佈收官 ^[4]  。

2013年1月5日，嫦娥二號與地球距離突破1000萬千米。

2013年2月28日，嫦娥二號與地球距離突破2000萬千米。

2013年7月14日，嫦娥二號與地球距離突破5000萬千米 ^[11]  。

2013年11月26日，嫦娥二號與地球距離突破6100萬千米 ^[12]  。

2014年年中，嫦娥二號與地球距離突破1億千米 ^[13]  。

嫦娥二號飛行任務分為7個階段：射前準備階段、主動段、調相軌道階段、地月轉移階段、月球捕獲階段、環月工作狀態建立階段和環月運行階段。

1、獲取月球表面三維影像，分辨率優於10米，為後續着陸區優選提供依據，同時為劃分月球表面的地貌單元精細結構、斷裂和環形構造，提供原始資料 ^[14]  。

2、探測月球物質成分，探測月球表面硅、鎂、鋁、鈣、鈦、鉀、釷、鈾等元素的含量與分佈特徵，獲得更高空間分辨率和探測精度的元素分佈圖 ^[14]  。

3、探測月壤特性。利用微波探測技術，測量月球表面的微波輻射特徵，獲取微波輻射亮度温度數據，估算月壤厚度 ^[14]  。

4、探測地月與近月空間環境。嫦娥二號在軌運行期間正是太陽活動高峯年，是探測研究太陽高能粒子事件、太陽風及其對月球環境影響的最佳探測時期。利用太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器，獲取行星際太陽高能粒子與太陽風離子的通量、成分、能譜及其隨時空變化的特徵，可研究太陽活動與地月空間及近月空間環境的相互作用；獲取地月空間環境數據，可為中國探月工程後續任務提供環境科學數據 ^[14]  。

嫦娥二號需要經過100千米×100千米和100千米×15千米試驗環月軌道，需要經歷多次複雜的軌道和姿態機動，對衞星軌道控制要求高 ^[16]  。

嫦娥二號在壽命期內，需經歷兩次月食，每次月食的有效陰影時間在3小時左右。在此期間，衞星無法獲得光照能源，衞星温度會迅速降低，對衞星能源、温度、整星工作模式要求高 ^[16]  。

嫦娥二號環月期間，星體要對月定向，太陽翼要對日定向，定向天線要對地定向，因此對衞星本體、太陽翼、天線的姿態控制要求高 ^[16]  。

嫦娥二號衞星除包含嫦娥一號的6種有效載荷，還增加了技術試驗分系統，包括X頻段應答機、降落相機等工程載荷，因此衞星系統智能終端類型複雜，對衞星的信息收集、存儲、壓縮、編碼等處理模式有特殊要求 ^[16]  。

嫦娥二號選用東方紅三號衞星平台，總質量2350千克，設計壽命一年，尺寸為2000毫米×1720毫米×2200毫米，繼承資源一號、二號等地球衞星的成熟技術和產品進行適應性改造。

嫦娥二號衞星共有10個分系統，可分為服務系統和載荷兩部分。服務系統包括：結構、熱控、制導/導航與控制(GNC)、推進、供配電、數據管理、測控數傳、定向天線和技術試驗等。載荷分系統由CCD立體相機、微波探測儀、太陽高能粒子探測器等多種載荷組成。

嫦娥二號使用LDPC編碼功能，相比卷積編碼提高增益約2.5分貝；增加了工程載荷數據傳輸通道，設計了最低為23.4375千比特每秒的多檔碼速率，可支持距地2000萬千米以遠的數據傳輸。

嫦娥二號衞星共搭載7種探測設備，包括CCD立體相機、激光高度計、γ射線譜儀、X射線譜儀、微波探測儀、太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器，有效載荷總重約140千克。

嫦娥二號搭載4台APS相機做為技術試驗分系統的主要設備，對相機進行新技術試驗驗證。主要包括幾方面的內容，即APS 在軌成像技術，高度系統集成技術、自動曝光技術、高倍率壓縮技術、空間環境適應性成像設計等幾項關鍵技術 ^[10]  。

嫦娥二號搭載TDI-CCD相機，採用多條線陣CCD對同一目標多次曝光原理，可以滿足分辨率提高對相機曝光控制的要求，可在近月弧段局域地區獲取地元分辨率優於1.5米的超高分辨率圖像 ^[18]  。

嫦娥二號搭載有太陽高能粒子探測器，可獲取行星際太陽高能粒子與太陽風離子的通量、成分、能譜及其隨時空變化的特徵，用於研究太陽活動與地月空間及近月空間環境的相互作用，為後續探月工程提供環境科學數據 ^[19]  。

嫦娥二號搭載有γ射線譜儀，其探測晶體使用溴化鑭新材料，探測靈敏度提高了1倍多；嫦娥二號所搭載X射線譜儀可以探測月球表面的硅、鎂、鋁、鈣、鈦、鉀、釷、鈾等9種元素的含量與分佈特徵，獲得更高空間分辨率和探測精度的元素分佈圖 ^[19]  。

1、在嫦娥二號運行過程中設計並驗證了後續着陸任務中動力下降前的所有軌道與機動飛行控制技術，直接進入地月轉移軌道、首次使用X頻段測控、對嫦娥三號着陸區進行高分辨率成像。

2、針對月球不均勻重力場及高起伏地形環境，突破月球擬凍結軌道設計、衞星自主慣性對準、機動軌道拼接等關鍵技術，首次成功實現100千米圓軌道和100千米×15千米軌道飛行，首次實現在月球背面無測控條件下主發動機點火變軌。衞星軌道控制精度最高達到0.02%。

3、在國際月球探測中，嫦娥二號首次採用時間延時積分（TDI）成像技術，設計了由地面行頻數據注入和測高數據輔助兩種速高比補償成像方法，獲得了7米分辨率的全月球立體影像；獲得了1.3 米分辨率的局部影像，達到國際先進水平。

4、創新研製首台基於統一載波體制的X頻段高靈敏度數字化測控應答機，實現了深空探測領域星載測控技術的多項突破。在軌試驗驗證了X頻段深空測控體制和技術。突破了差分單向測距（DOR）干涉測量、X頻段數字化應答機和地面S/X雙頻段測控設備研製等關鍵技術，測速精度達到1毫米/秒、測距精度達到1米，實現了7.8125比特每秒的極低碼速率遙控。

5、突破微小型智能化設計技術，首次實現了地月空間飛行過程監視成像。首次實時獲取了太陽翼展開、天線展開/轉動、主發動機點火等關鍵環節的動態圖像。

6、首次在航天工程中於空間段應用了LDPC編譯碼，編碼增益和效率等主要指標優於國際（CCSDS）標準。

7、首次在軌驗證了推進系統高壓氣路長壽命技術，為高強度（時間跨度半年以上，次數10次以上）軌道機動及後續L2點、小行星探測試驗奠定動力基礎。

8、首次突破探測敏感器、載荷一體化技術，利用成像敏感器完成星地大回路導航試驗。

9、在地月星和日地星雙三體複雜環境下，針對日、地引力平動點攝動複雜、軌道設計無解析解、測控距離遠等難點，攻克了非線性系統流形設計、低能量轉移軌道控制等技術，實現了從月球軌道飛赴L2點的軌道設計、飛行控制和遠距離測控通信。在國際上首次實現從月球軌道飛赴日-地拉格朗日L2點探測，開展了對地球遠磁尾離子能譜、太陽耀斑爆發和宇宙伽馬爆的科學探測，使中國成為繼美、歐之後第3個實現L2點開展空間探測的國家。

10、突破距地1000萬千米遠的深空軌道和測控通信技術，首次實現行星際飛行。基於能量、距離和時間及目標物理特性等強約束，提出潛在小行星目標選取策略，在國際上首次設計並實現了逼近飛越探測方式及基於高速交會漸遠點凝視成像技術。國際上首次成功逼近飛越4179圖塔蒂斯小行星並獲取3米分辨率光學彩色圖像。

11、 創新利用拉格朗日點伴地繞日特性，在衞星推進劑、星地通訊距離、地面大天線進度等約束條件下，國際上首次實現從拉格朗日點轉移飛越小天體。

12、 通過創新設計、全面驗證、精心實施, 充分利用衞星剩餘資源，發揮衞星潛能，從月球到L2再到圖塔蒂斯，實現了具有國際特色和水準的多目標多任務探測，取得了“好、快、省”的突出實效。

13、通過對以往研究成果的轉化、應用，開展國內外多站專項觀測，實現了目標小行星定軌和預報，精度達到國際先進水平 ^[20]  。

嫦娥二號任務的圓滿成功，標誌着中國在深空探測領域突破並掌握了一大批新的具有自主知識產權的核心技術和關鍵技術，為後續實施探月二期工程的“落”和“回”以及下一步開展火星等深空探測奠定了堅實技術基礎，中國從航天大國邁向航天強國的進程又跨出了重要的一步 ^[5]  。（中國科學院院士、探月工程嫦娥二號任務工程研製單位代表、運載火箭總設計師 姜傑 評）

“嫦娥二號”的任務及拓展實驗，獲得了“嫦娥三號”的預選着陸區——虹灣地區的高分辨率圖象；驗證了在月球背面不可看到的情況下，採用主發動機大推力自主軌道的機動技術，為“嫦娥三號”軟着陸進行了技術驗證，也奠定了良好的基礎 ^[22]  。（中國新聞網 評）

嫦娥二號受控準確進入日地拉格朗日L2點的環繞軌道是中國第一次開展拉格朗日點轉移軌道的設計和控制，並實現150萬千米遠距離測控通信。標誌着中國成為世界上第三個造訪日地拉格朗日L2點的國家，也是世界上第一個實現從月球軌道出發抵達該點的國家 ^[23]  。（《人民日報》 評）