一年之內

，嫦娥一號衛星將攜帶精心設計的8種有效載荷
，圍繞四大科學目標，從200公裏的上空對月球進行科學考察。

　　在距離地球38萬公裏之遙的深空環境中，這8種有效載荷是如何工作的?所探測的數據是否可靠?日前，記者采訪了嫦娥一號衛星有效載荷總指揮、中國科學院空間科學與應用中心主任吳季，請他解疑釋惑。

　　裝備：CCD立體相機、激光高度計

　　任務：探測月麵地形地貌
，獲取全月球立體圖

　　首次深空探測能否順利完成使命，引人關注，有效載荷由此“登台亮相”。

　　所謂有效載荷，就是執行科學任務的儀器裝備。嫦娥一號衛星(以下簡稱“嫦娥”)上搭載的8種載荷總重130多公斤。為了準確拍得月球全球的三維立體照片，“嫦娥”攜帶了兩台專門的儀器：CCD立體相機和激光高度計。

　　據吳季介紹，“嫦娥”本身不大，除去燃料隻有1000公斤多一點。為保證衛星的飛行安全，衛星裝有太陽能電池板、姿態控製等設備，這些就要占去80%多的衛星資源，因此留給有效載荷的隻有100多公斤重量和100多瓦功率的衛星資源。在這樣的資源條件下，為了盡可能多地完成科學任務，有效載荷就要盡可能的小。CCD立體相機和激光高度計兩台儀器，加起來體重不到30公斤。

　　由於針對的是月球全球性探測，反映其地形地貌
，CCD立體相機的分辨率設為120米，雖然不是特別高，但完全滿足科學探測的要求。

　　設計相機的工程師們還動了腦筋，使這台CCD立體相機可以前視
、後視和正下視，一次掃過去
，能夠同時獲得3幅圖像
，等於3台相機的作用。而且，除了前視圖像和後視圖像可以用來做立體照片之外，正下視還可獲得二維平麵圖像。

　　在zai月yue球qiu的de兩liang極ji區qu域yu，陽yang光guang照zhao到dao月yue麵mian的de角jiao度du非fei常chang低di，有you些xie地di方fang甚shen至zhi就jiu是shi大da麵mian積ji的de黑hei暗an。為wei了le能neng夠gou把ba目mu前qian國guo際ji上shang少shao有you拍pai到dao的de月yue球qiu極ji區qu拍pai清qing楚chu，CCD立體相機上預留了一個曝光時間長達84毫秒的大光圈，但還沒用上

，因為從目前情況來看
，用20毫秒的光圈拍月球高緯度已經足夠清楚。

　　“從目前CCD立體相機的工作狀況看
，獲得的圖像質量很好，層次豐富，科學家們相當滿意。”吳季說。

　　然而
，光用CCD立體相機拍到的月球立體圖還有缺憾：山高幾丈

、穀深幾許並非那麼準確，而且到了黑暗處就會留下空白。這時候就該激光高度計出場了。

　　激光高度計每10秒打一束激光到月球表麵並接受反射光
，使得月球上間隔十幾公裏就可以“有”一個點


，而且分辨率精確到5米，通過計算激光返回時間和衛星離月球的距離，就可以算出激光點所處的月球表麵高度。

　　jiguanggaodujihaoyong，danquebuhaoanzhuang。zuidakunnanjiushiruhebalianggeguangzhouduizhun，yigezhuanmenfasheboshu
，yigefuzejieshou。zhelianggeguangzhouruguozhuangwaile，jiguangshujiuyouquwuhui。zaianzhuangdaoweixingdeguochengzhong，luosiningdejinbujindouhuiyinqiguangzhouweizhibianhua。yincijiguanggaodujishiweixingsuoyoushebeizhongdiyigeanzhuangde，yifangzhiqitashebeideyingxiang，bingqiehaixuyaozaidiqiushangmonilingzhonglianzhuang。

　　裝備：幹涉成像光譜儀

、伽馬射線譜儀、X射線譜儀

　　任務：探測月球表麵的元素和礦物成分

　　看kan清qing楚chu月yue球qiu的de長chang相xiang之zhi後hou，下xia一yi步bu順shun理li成cheng章zhang的de就jiu是shi要yao了le解jie月yue球qiu上shang分fen布bu著zhe什shen麼me元yuan素su
，物wu質zhi的de組zu成cheng怎zen麼me樣yang。要yao探tan個ge究jiu竟jing，就jiu要yao用yong到dao幹gan涉she成cheng像xiang光guang譜pu儀yi和he伽jia馬ma射she線xian譜pu儀yi

、X射線譜儀。

　　吳季介紹說，人眼利用可見光通過顏色去分辨物體，X射線、伽(jia)馬(ma)射(she)線(xian)的(de)波(bo)長(chang)要(yao)比(bi)可(ke)見(jian)光(guang)短(duan)得(de)多(duo)，利(li)用(yong)這(zhe)些(xie)射(she)線(xian)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)分(fen)辨(bian)元(yuan)素(su)種(zhong)類(lei)。伽(jia)馬(ma)譜(pu)儀(yi)的(de)主(zhu)要(yao)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)就(jiu)是(shi)通(tong)過(guo)觀(guan)測(ce)月(yue)球(qiu)表(biao)麵(mian)的(de)伽(jia)馬(ma)射(she)線(xian)來(lai)判(pan)斷(duan)該(gai)伽(jia)馬(ma)射(she)線(xian)由(you)哪(na)種(zhong)元(yuan)素(su)發(fa)出(chu)以(yi)及(ji)該(gai)元(yuan)素(su)的(de)豐(feng)富(fu)程(cheng)度(du)。為(wei)確(que)保(bao)它(ta)們(men)獲(huo)得(de)的(de)數(shu)據(ju)準(zhun)確(que)可(ke)靠(kao)
，在(zai)進(jin)入(ru)太(tai)空(kong)之(zhi)前(qian)
，這(zhe)些(xie)相(xiang)關(guan)儀(yi)器(qi)就(jiu)在(zai)地(di)球(qiu)上(shang)做(zuo)過(guo)模(mo)擬(ni)測(ce)試(shi)。

　　幹(gan)涉(she)成(cheng)像(xiang)光(guang)譜(pu)儀(yi)更(geng)像(xiang)是(shi)衛(wei)星(xing)的(de)一(yi)雙(shuang)視(shi)力(li)極(ji)佳(jia)的(de)眼(yan)睛(jing)
，用(yong)可(ke)見(jian)光(guang)來(lai)看(kan)出(chu)月(yue)球(qiu)上(shang)物(wu)質(zhi)的(de)不(bu)同(tong)顏(yan)色(se)。吳(wu)季(ji)說(shuo)，雖(sui)然(ran)從(cong)地(di)球(qiu)上(shang)看(kan)
，月(yue)球(qiu)以(yi)灰(hui)色(se)為(wei)主(zhu)
，沒(mei)有(you)太(tai)多(duo)種(zhong)類(lei)的(de)顏(yan)色(se)。但(dan)用(yong)精(jing)密(mi)的(de)光(guang)學(xue)儀(yi)器(qi)去(qu)看(kan)
，就(jiu)會(hui)有(you)顏(yan)色(se)深(shen)淺(qian)的(de)區(qu)別(bie)。在(zai)專(zhuan)門(men)研(yan)究(jiu)地(di)質(zhi)化(hua)學(xue)的(de)科(ke)學(xue)家(jia)眼(yan)裏(li)
，這(zhe)些(xie)顏(yan)色(se)的(de)微(wei)小(xiao)區(qu)別(bie)
，就(jiu)可(ke)能(neng)代(dai)表(biao)著(zhe)地(di)質(zhi)構(gou)造(zao)的(de)不(bu)同(tong)成(cheng)分(fen)。“這也可以為以後月球著陸點的選擇提供參考。”

　　伽馬射線和X射線譜儀都曾有過太空經曆，但這次都進一步改進。幹涉成像光譜儀在空間應用的比較少

，它的優勢在於尺寸很小
，和CCD立體相機加起來一共才20多公斤，突破了衛星資源的約束。[page_break]

　　裝備：微波探測儀

　　任務：探測月壤特性

　　要探測月壤特性，獲得其厚度信息，有許多辦法，比如使用雷達來探測。但雷達功耗大
，占用衛星資源就多。為此，“嫦娥”攜帶了一個微波探測儀，用的能量雖小，卻可以接收4個頻段的微波，來滿足精、小
、高效的要求。

　　微波技術在地球上運用得已經非常廣泛。大氣中的水汽含量、土壤濕度

、海水的鹽度、沙漠等幹旱地區的麵積等，都可以用微波來探測。月球是一個很幹的沒有水的星球，因此微波可以穿透到比較深層的月表下麵。

　　吳季介紹說，開始提出用微波的手段來探測月壤時頗有些爭議，微波的4種頻段的這4個參數能把月壤厚度評估出來嗎?

　　“從微波探測儀傳回來的第一組數據看，比較樂觀。因為4個(ge)頻(pin)段(duan)的(de)微(wei)波(bo)數(shu)據(ju)都(dou)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong)，體(ti)現(xian)了(le)各(ge)自(zi)頻(pin)段(duan)具(ju)有(you)的(de)特(te)性(xing)
，透(tou)露(lu)出(chu)有(you)關(guan)月(yue)壤(rang)的(de)深(shen)度(du)信(xin)息(xi)。既(ji)然(ran)有(you)信(xin)息(xi)，就(jiu)肯(ken)定(ding)能(neng)想(xiang)辦(ban)法(fa)把(ba)它(ta)弄(nong)出(chu)來(lai)。現(xian)在(zai)國(guo)內(nei)科(ke)學(xue)家(jia)都(dou)在(zai)努(nu)力(li)
，希(xi)望(wang)把(ba)月(yue)壤(rang)的(de)厚(hou)度(du)反(fan)演(yan)出(chu)來(lai)。”吳季說，微波探月壤厚度是一個創新
，沒有前人經驗可以借鑒。而且微波探測儀上4個頻段的接收設備要有一致性
，否則很可能影響對月壤深度的判斷。

　　裝備：太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器

　　任務：探測地月空間環境

　　任何一個航天器到了新的星球，必然要了解所處空間的未知環境，來保護自己的安全。“嫦娥”上的太陽高能粒子探測器和太陽風離子探測器就是專門用來獲取地月空間環境信息。

　　“taiyanggaonenglizitanceqidezhuyaomudeshiweiletancetaiyangbaofashihoudegaonenglizi，danxianzaishitaiyanghuodongdinian，haimeiyouyudaobaofa
，zhetaiyiqihaibuzengyongshangjin
，zuijinkandaotadeshujubijiaopingjing。”吳季說，高能粒子探測器還和衛星的安全有關，因為當太陽爆發時會“拋”出大量高能粒子
，這些高能量的帶電粒子會威脅衛星安全。

　　“太陽風”則是太陽發出的低能量粒子流
，它被月球這樣的星體阻擋後怎麼分布，是非常有意思的一件事。科學家認定
，月壤中豐富的氦―3元素主要是太陽風帶來的。經過長期的日積月累
，吹向月球的太陽風在月球表麵的土壤層積累了豐富的氦―3。

　　“一年下來，‘嫦娥’可以對月球全球周圍的‘太陽風’進行係統的探測。”吳季說，太陽風離子探測器目前已經有了很好的數據
，許多國外的科學家對之很感興趣
，並且願意拿他們的星際數據來交換。

　　“有效載荷對月球進行科學探測，不僅能夠獲得我們盼望已久的第一手月球科學數據，而且還能為人類的空間科學做出貢獻。”吳季說，“比如月壤厚度、氦―3評估的結果我們到時候會向全世界公布，所有人都可以獲得這些有關資源的信息。”

　　他認為
，“嫦娥”是科學衛星
，對我國的空間科學發展能起到巨大的帶動作用，可以讓我們更好地探索
、實驗新技術。反過來，空間科學的發展又能夠帶動航天科技的發展，成為航天科技應用發展的源頭動力。