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  运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射。这是嫦娥二号发射瞬间的情景(拼版照片)。 新华社记者 李刚 摄

  目前正环绕月球运行的嫦娥二号卫星,将在半年的既定时间内,完成四项科学目标:获取分辨率优于10米的月球表面三维影像、探测月球物质成分、探测月壤特性、探测地月与近月空间环境。这四大目标,将在嫦娥一号科学探测结果的基础上获得更加丰富、准确的探测数据,为后续月面软着陆及深空探测任务奠定重要的技术基础,深化人类对月球的科学认知。

  担负这四大科学重任的就是嫦娥二号卫星随身携带的有效载荷——执行探测任务的七种仪器装备:TDI—CCD立体相机、激光高度计、X射线谱仪、γ射线谱仪、微波探测器、太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器。

  TDI—CCD立体相机是新研制的,其余六种也都比嫦娥一号携带的有所改进。它们的“体重”加起来只有140公斤(卫星总“体重”为2480公斤,其中燃料为1310公斤),经过重新设计和改进,武艺更加高强。

  立体相机、激光高度计

  获取月球表面三维影像

  “嫦娥一号”携带的立体相机,是普通的CCD相机,中科院西安光机所经过重新研制后,这次携带的是TDI—CCD相机,它采用多条线阵CCD对同一目标多次曝光原理,可以满足分辨率提高对相机曝光控制的要求,是我国相关载荷研制技术的一个重要突破,也是国际上首次在月球探测中使用。嫦娥二号环月飞行时远月点高度为100公里、近月点高度最低只有15公里,加上重新研制后如虎添翼,TDI—CCD相机把图像分辨率从嫦娥一号的120米,提高到10米左右,在15公里轨道处甚至可以达到1米。

  由于月球上既有数千米的高山,也有几千米的深谷,光用CCD立体相机还不能精确测量出高山和深谷的高度、深度,需要激光高度计助力。

  激光高度计相当于激光雷达,可以打一束激光到月球表面,并接受反射光。这样,通过计算激光返回时间,就可以获得卫星离月球表面的距离。嫦娥二号上的激光高度计经过改进,探测频度由嫦娥一号的1秒钟采一个点,增加到1秒钟采5个点,相当于卫星绕月球每飞300米就有一个探测点,密度增加了5倍。

  利用TDI—CCD立体相机可获取分辨率更高的月球表面三维影像,结合激光高度计获取的月表地形高程数据,可获取月球表面高精度地形数据,为后续着陆区优选提供依据;同时,也为划分月球表面的地貌单元精细结构、断裂和环形构造,提供原始资料。

  X射线谱仪、γ射线谱仪

  探测月球物质成分

  看清楚月球的长相之后,下一步就要了解月球上分布着什么元素,物质的组成怎样。人眼利用可见光通过颜色去分辨物体,X射线、伽马射线的波长要比可见光短得多,利用这些射线可以用来分辨元素种类。

  这次γ射线谱仪的探测晶体由原来的碘化铯,改为新的材料——溴化镧,使探测灵敏度提高了1倍多;X射线谱仪的谱段,也由原来的10KeV—60KeV,缩小为25KeV—60KeV。这样,就可以更好地探测月球表面9种元素——硅、镁、铝、钙、钛、钾、钍、铀的含量与分布特征,获得更高空间分辨率和探测精度的元素分布图。

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