嫦娥[ChangE]舞天际，太空有神探
——访探月工程副总设计师孙辉先与地面[DiMian]系统总设计师李春来

    新华社北京９月２１日电（余晓洁 蔡金曼 张轶楠）再过１０天，嫦娥[ChangE]二号[ErHao]将迎来翱翔寰宇一周年纪念日。日前，她从距离地球１７２万公里的“天外”传回了第一批珍贵的深空探测[TanCe]数据[ShuJu]。

    是什么样的秘密武器帮助嫦娥[ChangE]二号[ErHao]捕获了太空讯息？科学家在地面[DiMian]如何跨越遥远的距离准确接收到这些数据[ShuJu]？

    ２１日，新华社记者就此专访了探月工程副总设计师孙辉先与地面[DiMian]系统总设计师李春来。

    嫦娥[ChangE]二号[ErHao]“眼”更尖，“耳”更灵

    问：嫦娥[ChangE]二号[ErHao]的有效载荷有哪些技术创新？

    孙辉先：嫦娥[ChangE]二号[ErHao]原本是嫦娥[ChangE]一号备份星，采用了与嫦娥[ChangE]一号相似的有效载荷。当然也不乏适应性改造和创新，目的是让嫦娥[ChangE]二号[ErHao]“看”得更准，“听”得更清。

    嫦娥[ChangE]二号[ErHao]的ＣＣＤ立体相机是重新研制的，灵敏度极高。运用时间延迟积分型ＣＣＤ在轨对月表景物按推扫方式进行成像。

    月表反射光经过光学镜头在位于焦平面的ＣＣＤ探测[TanCe]器上成像，经过相机信号处理通道的相关双采样、放大、转换后，产生月表景象的数字图像，经过下位机软件打包后送星上大容量数据[ShuJu]存储器，再经过星上数传系统送给地面[DiMian]站，经过地面[DiMian]应用系统辐射定标、光度校正等修正处理后，重构出月球表面的三维影像。

    嫦娥[ChangE]二号[ErHao]一项重要使命是为未来嫦娥[ChangE]三号着陆的虹湾预选区拍摄图像。借助ＣＣＤ立体相机，全月面三维影像的月面象元分辨率从１２０米提高到优于１０米，嫦娥[ChangE]三号预选着陆区分辨率优于１．５米。

    问：嫦娥[ChangE]二号[ErHao]有效载荷与世界先进水平相比处于什么位置？

    孙辉先：国外探月起步早，科学探测[TanCe]仪器面很宽，种类很多，探测[TanCe]精度和分辨率总体上要优于我们。但作为后来者，我们可以学习借鉴前人的经验。

    部分有效载荷上，我们已经接近或达到世界先进水平。比如，嫦娥[ChangE]二号[ErHao]卫星上的γ射线谱仪设计采用新型的溴化镧晶体，取代了嫦娥[ChangE]一号γ射线谱仪的碘化铯晶体。能量分辨达到后者的２倍以上，信号灵敏度提高了１．４倍，大大提高了探测[TanCe]器探测[TanCe]元素的能力。

    这是世界上首次在空间采用溴化镧晶体的高分辨γ射线探测[TanCe]器。

    克服距离远、信号弱、数传码速率低重重困难

    问：拓展试验阶段地面[DiMian]应用系统面临哪些挑战？

    李春来：这是我国首次在远离地球约１７０万公里处进行空间探测[TanCe]活动，面对距离远、信号弱、数传码速率低，星上资源有限，无法满足所有载荷同时开机探测[TanCe]的需求等困难，地面[DiMian]应用系统需要应对一系列挑战。

    问：地面[DiMian]应用系统采取了哪些应对措施？

    李春来：地面[DiMian]应用系统本着“细节决定成败”的原则，对每个环节仔细研究，每个部件认真把关。

    首先，对数据[ShuJu]接收的星地链路进行了认真分析和复核，找出了影响数据[ShuJu]接收的环节和解决途径；其次，通过攻关，减少了高频接收机馈线损耗，优化了数字解调处理机参数，降低了接收系统损耗，提高了接收机的性能；第三，利用射电源，对接收天线的指向进行了校准，提高了接收天线的指向精度；积极与测控系统联系，通过多次开展测试试验，发现问题，解决问题。

    通过这些努力，我们确保了Ｌ２点的扩展试验任务数据[ShuJu]接收的可靠性和完整性。

    与ＡＲＴＭＩＳ、ＧＥＯＴＡＩＬ形成多点观测

    问：嫦娥[ChangE]二号[ErHao]拉格朗日Ｌ２点科学探测[TanCe]的意义何在？

    孙辉先：这是我国首次在距地球约１７０万公里，相当于２００多个地球半径空间进行探测[TanCe]，其科学探测[TanCe]数据[ShuJu]对我国的空间科学弥足珍贵。

    在Ｌ２点，可以获得太阳风的特征量、远磁尾的结构特征和动力学过程；长时间观测远磁尾尾向流通量，研究氧离子逃逸率，有望产生很有意义的科学探测[TanCe]成果。

    此外，嫦娥[ChangE]二号[ErHao]可以与美国ＡＲＴＭＩＳ、日本ＧＥＯＴＡＩＬ等卫星形成多点观测研究。

    李春来：嫦娥[ChangE]二号[ErHao]上有太阳风离子探测[TanCe]器，Ｌ２点作为太阳风向外传播过程中重要的一点，目前还没有卫星在此位置进行较长时间的太阳风探测[TanCe]。嫦娥[ChangE]二号[ErHao]在国际上首次对Ｌ２点附近的太阳风结构和演化特性进行长时间的探测[TanCe]研究，填补在这一点探测[TanCe]数据[ShuJu]的缺失。

    同时，太阳风离子探测[TanCe]器在Ｌ２点有助于研究远磁尾结构特征及与上游太阳风的相关性；远磁尾磁重联及其动力学过程；远磁尾的等离子体团动力学特征等。

    超期服役 硕果累累

    问：嫦娥[ChangE]二号[ErHao]已取得哪些科学研究成果？

    李春来：截至目前嫦娥[ChangE]二号[ErHao]最大的亮点是制作了全月球表面三维影像：全月球７米分辨率图像；虹湾局部优于１．５米分辨率图像。

    嫦娥[ChangE]二号[ErHao]获得了３２轨虹湾局部地区像元分辨率优于１．５米的高精度成像数据[ShuJu]，并利用二线阵图像数据[ShuJu]处理得到了三维地形数据[ShuJu]，制作了局部高分辨的三维影像图；获得了包括南北纬９０度在内的全月球影像数据[ShuJu]，实现了对月面的全覆盖。

    目前，地面[DiMian]应用系统已完成全月球分辨率５０米影像数据[ShuJu]产品生产和地图的制作，预计年底前完成全月球分辨率７米的图像数据[ShuJu]产品生产。

    此外，γ射线谱仪和Ｘ射线谱仪分别获得了４６８６小时和４６１０小时的有效探测[TanCe]数据[ShuJu]。数据[ShuJu]初步处理和分析显示了铀、钾、钍、镁、铝、硅、钙等元素的信息，更加系统、详细的分析研究和制图工作还在进行中。

    月壤特性探测[TanCe]方面，微波探测[TanCe]仪已经获得了不同８次轨道覆盖的数据[ShuJu]。中国科学院空间科学与应用研究中心、香港科技大学、华中科技大学和国家天文台等单位都正在积极开展研究，科学解译月球微波数据[ShuJu]，进一步制作全月亮度温度分布图和反演月壤特性。