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《科技導報》發(fā)表科學論文,首次揭開了這些高科技設備的神秘面紗,本報(北京日報)特約獨家刊出——
由中國科學院院士、中國繞月探測工程首席科學家歐陽自遠、中國科學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,這些設備在中國都屬首次使用,有的是世界首創(chuàng)。
根據歐陽自遠院士的設想,嫦娥1號衛(wèi)星奔赴月球,將完成4項科學任務——
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。
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家們通過月球微波輻射強度的科學解析,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
第四項任務是監(jiān)測遠至40萬km范圍內的空間環(huán)境,記錄原始太陽風數(shù)據,研究太陽活動對地月空間環(huán)境的影響。國內目前僅監(jiān)測過7萬km以內的空間環(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,這些關鍵科學數(shù)據,對今后深空探測器的環(huán)境防護設計具有重要的參考價值。(高欣然)