中國繞月探測工程首席科學(xué)家歐陽自遠、中科院國家天文臺鄭永春助理研究員近日撰文說，今年下半年發(fā)射的嫦娥1號探月衛(wèi)星，選用的科學(xué)探測儀器有6套24件。這些設(shè)備在中國都屬首次使用，有的是世界首創(chuàng)。嫦娥1號衛(wèi)星奔赴月球，將完成包括繪制立體的月球地圖等四項科學(xué)任務(wù)。
圖一:北京密云的50口徑天線地面站，將承擔嫦娥1號科學(xué)探測數(shù)據(jù)的接收任務(wù)
拍攝月球三維影像的立體相機CCD
中國嫦娥1號衛(wèi)星今年下半年將攜帶具有世界先進技術(shù)的探月儀器，奔向月宮探索寶藏。最新一期中國科技核心期刊《科技導(dǎo)報》發(fā)表科學(xué)論文，首次揭開了這些高科技設(shè)備的神秘面紗，北京日報特約獨家刊出。
6套探測儀探秘月宮
由中國科學(xué)院院士、中國繞月探測工程首席科學(xué)家歐陽自遠、中國科學(xué)院國家天文臺鄭永春助理研究員撰寫的文章中說，今年下半年發(fā)射的嫦娥1號探月衛(wèi)星，選用的科學(xué)探測儀器有6套24件，包括CCD立體相機、激光高度計、成像光譜儀、伽馬/X射線譜儀、微波探測儀、太陽高能粒子探測器和低能離子探測器等，這些設(shè)備在中國都屬首次使用，有的是世界首創(chuàng)。
根據(jù)歐陽自遠院士的設(shè)想，嫦娥1號衛(wèi)星奔赴月球，將完成4項科學(xué)任務(wù)
獨創(chuàng)CCD立體相機搭載激光計拍攝三維影像月球地形圖
探月的第一項任務(wù)是繪制立體的月球地圖。國外已有多個版本的平面月球地圖，但立體的只有二幅，且做得不完整。嫦娥1號衛(wèi)星將采取與其他國家不同的思路，搭載1臺CCD立體相機和1個激光高度計，兩者結(jié)合繪制完整細致的立體月球地圖。CCD立體相機(見下圖)同時對衛(wèi)星飛行的前方、下方和后方進行拍照，形成三維影像。激光高度計由激光器、望遠鏡和接收電路三部分組成。衛(wèi)星進入環(huán)月軌道后，激光高度計首先向月面發(fā)射激光束，并立刻用望遠鏡把反射回來的光束變成電信號；接收信號的電路盒將迅速進行計算，得出該探測點的月球海拔高度。激光高度計完成繞月旅行，月面每個探測點(包括南北極的黑暗深坑)的海拔高度就一清二楚了。這些數(shù)值與CCD立體相機拍攝的高精度圖像相疊加，就是一幅完整而精確的月球立體地形圖。
圖四:繞月探測工程總指揮欒恩杰(前排中)、總設(shè)計師孫家棟(前排右)、首席科學(xué)家歐陽自遠(前排左)在研究工作
伽馬/X射線譜儀首探14種元素為建月球基地選資源富集地區(qū)
第二項任務(wù)是探測月球上元素的分布。這件事情只有美國在2000年利用1998年發(fā)射的衛(wèi)星，做了5種元素的月球分布圖(見右中圖)，包括鐵、鈦、鈾、釷、鉀。而嫦娥1號衛(wèi)星將用世界先進的伽馬/X射線譜儀探測月球上14種元素的分布。
這樣，我們就知道月球上分布著哪些資源，將來建月球基地時可選擇在資源富集的地區(qū)，通過開采月球資源，滿足人類社會的需求。首次裝載微波遙感探測儀評估月壤厚度和氦－3儲量
第三項任務(wù)是評估月球上土壤的厚度和氦－3的資源量。嫦娥1號衛(wèi)星上搭載了一臺微波探測儀，這是世界上首次在探月衛(wèi)星上裝載微波遙感裝置，有很大的技術(shù)難度。這臺微波探測儀能探測物體的微波輻射強度，能在所有氣象狀態(tài)下全天候工作，且具有穿透能力，可探測深埋的物體?？茖W(xué)家們通過月球微波輻射強度的科學(xué)解析，可以估算出月球土壤厚度和月球上氦－3的總量及分布。氦－3是地球上都極其稀少的替代石油的能源。微波探測儀還能測出月球背面的亮度、溫度圖和月球兩極地面的信息。
中國造太陽高能粒子探測器首次探測40萬km空間環(huán)境
第四項任務(wù)是監(jiān)測遠至40萬km范圍內(nèi)的空間環(huán)境，記錄原始太陽風(fēng)數(shù)據(jù)，研究太陽活動對地月空間環(huán)境的影響。國內(nèi)目前僅監(jiān)測過7萬km以內(nèi)的空間環(huán)境，嫦娥1號上的太陽高能粒子探測器和低能離子探測器，將首次探測遠至4萬至40萬km間的空間環(huán)境，這些關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)，對今后深空探測器的環(huán)境防護設(shè)計具有重要的參考價值。
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