嫦娥舞天際，太空有神探
——訪探月工程副總設計師孫輝先與地面系統總設計師李春來

    新華社北京９月２１日電（余曉潔 蔡金曼 張軼楠）再過１０天，嫦娥二號將迎來翱翔寰宇一週年紀念日。日前，她從距離地球１７２萬公里的“天外”傳回了第一批珍貴的深空探測數據。

    是什麼樣的秘密武器幫助嫦娥二號捕獲了太空訊息？科學家在地面如何跨越遙遠的距離準確接收到這些數據？

    ２１日，新華社記者就此專訪了探月工程副總設計師孫輝先與地面系統總設計師李春來。

    嫦娥二號“眼”更尖，“耳”更靈

    問：嫦娥二號的有效載荷有哪些技術創新？

    孫輝先：嫦娥二號原本是嫦娥一號備份星，採用了與嫦娥一號相似的有效載荷。當然也不乏適應性改造和創新，目的是讓嫦娥二號“看”得更準，“聽”得更清。

    嫦娥二號的ＣＣＤ立體相機是重新研製的，靈敏度極高。運用時間延遲積分型ＣＣＤ在軌對月表景物按推掃方式進行成像。

    月表反射光經過光學鏡頭在位於焦平面的ＣＣＤ探測器上成像，經過相機信號處理通道的相關雙採樣、放大、轉換後，産生月表景象的數字圖像，經過下位機軟體打包後送星上大容量數據存儲器，再經過星上數傳系統送給地面站，經過地面應用系統輻射定標、光度校正等修正處理後，重構出月球表面的三維影像。

    嫦娥二號一項重要使命是為未來嫦娥三號著陸的虹灣預選區拍攝圖像。借助ＣＣＤ立體相機，全月面三維影像的月面象元分辨率從１２０米提高到優於１０米，嫦娥三號預選著陸區分辨率優於１．５米。

    問：嫦娥二號有效載荷與世界先進水平相比處於什麼位置？

    孫輝先：國外探月起步早，科學探測儀器面很寬，種類很多，探測精度和分辨率總體上要優於我們。但作為後來者，我們可以學習借鑒前人的經驗。

    部分有效載荷上，我們已經接近或達到世界先進水平。比如，嫦娥二號衛星上的γ射線譜儀設計採用新型的溴化鑭晶體，取代了嫦娥一號γ射線譜儀的碘化銫晶體。能量分辨達到後者的２倍以上，信號靈敏度提高了１．４倍，大大提高了探測器探測元素的能力。

    這是世界上首次在空間採用溴化鑭晶體的高分辨γ射線探測器。

    克服距離遠、信號弱、數傳碼速率低重重困難

    問：拓展試驗階段地面應用系統面臨哪些挑戰？

    李春來：這是我國首次在遠離地球約１７０萬公里處進行空間探測活動，面對距離遠、信號弱、數傳碼速率低，星上資源有限，無法滿足所有載荷同時開機探測的需求等困難，地面應用系統需要應對一系列挑戰。

    問：地面應用系統採取了哪些應對措施？

    李春來：地面應用系統本著“細節決定成敗”的原則，對每個環節仔細研究，每個部件認真把關。

    首先，對數據接收的星地鏈路進行了認真分析和復核，找出了影響數據接收的環節和解決途徑；其次，通過攻關，減少了高頻接收機饋線損耗，優化了數字解調處理機參數，降低了接收系統損耗，提高了接收機的性能；第三，利用射電源，對接收天線的指向進行了校準，提高了接收天線的指向精度；積極與測控系統聯絡，通過多次開展測試試驗，發現問題，解決問題。

    通過這些努力，我們確保了Ｌ２點的擴展試驗任務數據接收的可靠性和完整性。

    與ＡＲＴＭＩＳ、ＧＥＯＴＡＩＬ形成多點觀測

    問：嫦娥二號拉格朗日Ｌ２點科學探測的意義何在？

    孫輝先：這是我國首次在距地球約１７０萬公里，相當於２００多個地球半徑空間進行探測，其科學探測數據對我國的空間科學彌足珍貴。

    在Ｌ２點，可以獲得太陽風的特徵量、遠磁尾的結構特徵和動力學過程；長時間觀測遠磁尾尾向流通量，研究氧離子逃逸率，有望産生很有意義的科學探測成果。

    此外，嫦娥二號可以與美國ＡＲＴＭＩＳ、日本ＧＥＯＴＡＩＬ等衛星形成多點觀測研究。

    李春來：嫦娥二號上有太陽風離子探測器，Ｌ２點作為太陽風向外傳播過程中重要的一點，目前還沒有衛星在此位置進行較長時間的太陽風探測。嫦娥二號在國際上首次對Ｌ２點附近的太陽風結構和演化特性進行長時間的探測研究，填補在這一點探測數據的缺失。

    同時，太陽風離子探測器在Ｌ２點有助於研究遠磁尾結構特徵及與上遊太陽風的相關性；遠磁尾磁重聯及其動力學過程；遠磁尾的等離子體團動力學特徵等。

    超期服役 碩果纍纍

    問：嫦娥二號已取得哪些科學研究成果？

    李春來：截至目前嫦娥二號最大的亮點是製作了全月球表面三維影像：全月球７米分辨率圖像；虹灣局部優於１．５米分辨率圖像。

    嫦娥二號獲得了３２軌虹灣局部地區像元分辨率優於１．５米的高精度成像數據，並利用二線陣圖像數據處理得到了三維地形數據，製作了局部高分辨的三維影像圖；獲得了包括南北緯９０度在內的全月球影像數據，實現了對月面的全覆蓋。

    目前，地面應用系統已完成全月球分辨率５０米影像數據産品生産和地圖的製作，預計年底前完成全月球分辨率７米的圖像數據産品生産。

    此外，γ射線譜儀和Ｘ射線譜儀分別獲得了４６８６小時和４６１０小時的有效探測數據。數據初步處理和分析顯示了鈾、鉀、釷、鎂、鋁、硅、鈣等元素的信息，更加系統、詳細的分析研究和製圖工作還在進行中。

    月壤特性探測方面，微波探測儀已經獲得了不同８次軌道覆蓋的數據。中國科學院空間科學與應用研究中心、香港科技大學、華中科技大學和國家天文臺等單位都正在積極開展研究，科學解譯月球微波數據，進一步製作全月亮度溫度分佈圖和反演月壤特性。