五年前的今天，嫦娥四號飛向月背！出征的“良辰吉日” 是怎樣選定的？

2018年12月8日凌晨，伴隨著一聲巨大的轟鳴，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心的黑夜被一束亮光撕出了一個口子。隨即，這道亮光劃出一道美麗的拋物線，飛向天際。

是夜，我國用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器，這一重要的歷史時刻定格在2點23分。

長征三號乙運載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器

如同婚嫁喜事需要良辰吉日，“嫦娥四號”發(fā)射的日子也十分講究，發(fā)射時間是技術(shù)人員經(jīng)過千挑萬選確定的。

良辰吉日是如何圈定在兩天4次6分鐘里的？

每一次火箭發(fā)射都有一個比較適合發(fā)射的時間范圍。這個范圍是根據(jù)航天器本身的要求及外部多種限制條件（比如軌道要求等），經(jīng)綜合分析計算后確定的。范圍的大小也叫發(fā)射窗口的寬度，窗口寬度有寬有窄，寬的以小時計，甚至以天計算，窄的只有幾十秒，甚至為零。

與普通的發(fā)射相比，探月發(fā)射窗口的選擇要復(fù)雜且困難得多。“在進行‘嫦娥四號’探月發(fā)射窗口選擇時，需要考慮很多約束條件，要確保航天器與日、地（包括地面點和近地軌道）、月（包括著月點）的相對關(guān)系滿足月背著陸的需求?！敝袊教炜萍技瘓F有限公司一院長征三號甲系列型號辦公室副主任覃藝介紹。

首先，奔月軌道需要調(diào)整近月點經(jīng)度和飛行時間，使得環(huán)月軌道能夠飛臨著月點上空，為“嫦娥四號”落月創(chuàng)造條件；其次，在奔月飛行的過程中，需要考慮探測器太陽帆板的受曬問題，要求太陽光入射方向與太陽帆板之間的夾角保持在一定范圍內(nèi)，這樣才能保證航天器的能量供應(yīng)；最后，在奔月和登月過程中，要求航天器能夠連續(xù)測控，保持與地球的聯(lián)系。

“諸多約束的作用并不是相同和均等的，有些約束會決定發(fā)射的月窗口，而有些約束則決定發(fā)射的日窗口，發(fā)射窗口就是在這些約束作用下形成的發(fā)射機會的交集?！隙鹚奶枴谠卤持?，各種約束關(guān)系更加復(fù)雜，因此發(fā)射窗口只有幾分鐘?！瘪囌f。

嫦娥四號著陸月球示意圖

經(jīng)過大量的計算，技術(shù)人員為“嫦娥四號”發(fā)射確定了4個窗口。雖然窗口有4個，但分布在連續(xù)的兩天里，1天2個發(fā)射窗口，窗口之間相隔46分鐘，每天窗口的有效寬度分別是2分鐘和1分鐘。

這就意味著留給“嫦娥四號”的發(fā)射窗口時間總共只有6分鐘。

如何讓嫦娥四號獲得“發(fā)射自由”準時升空？

“嫦娥四號”發(fā)射窄窗口，對運載火箭的適應(yīng)能力提出了前所未有的挑戰(zhàn)。為了確?；鸺梢栽诎l(fā)射窗口要求時間內(nèi)準時發(fā)射，研制團隊對軌道設(shè)計和產(chǎn)品可靠性都進行了改進。

“一方面采用適應(yīng)多窗口、窄窗口約束的軌道設(shè)計技術(shù)，另一方面對火箭主要分系統(tǒng)和重要單機采取可靠性設(shè)計和冗余改進，確保滿足窄窗口發(fā)射約束。”長三乙火箭總指揮金志強說。

同時，作為使用液體燃料的運載火箭，一旦因故錯過發(fā)射窗口，只能泄出推進劑，再次組織發(fā)射。這樣一來，發(fā)射任務(wù)將大大推遲，進而對整個工程帶來無法挽回的損失。

為確?！版隙鹚奶枴钡娜缙诎l(fā)射，適應(yīng)兩天四窗口的發(fā)射需求，火箭控制系統(tǒng)采用了“窄窗口發(fā)射+多窗口切換”技術(shù)?！昂唵握f，就是通過對飛行軟件諸元的‘在線裝訂’，實現(xiàn)一天內(nèi)不同飛行時序的切換，以適應(yīng)多窗口發(fā)射的任務(wù)需求?！瘪囌f。

控制系統(tǒng)飛行軟件諸元已實現(xiàn)了在線裝訂，可在射前將修改的軟件通過串口直接上傳至箭上計算機。飛行軟件采用多窗口狀態(tài)切換技術(shù)，通過地面測發(fā)控系統(tǒng)的配合，實現(xiàn)一天中對兩套飛行時序的切換。

此外，長三乙火箭總體研制團隊還提出了低溫推進劑加注后停放24小時進入第二天發(fā)射窗口的技術(shù)方案，極大提高了火箭的適應(yīng)能力。