嫦娥舞天際，太空有神探
——訪探月工程副總設(shè)計(jì)師孫輝先與地面系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師李春來(lái)
新華社北京９月２１日電（余曉潔 蔡金曼 張軼楠）再過(guò)１０天，嫦娥二號(hào)將迎來(lái)翱翔寰宇一周年紀(jì)念日。日前，她從距離地球１７２萬(wàn)公里的“天外”傳回了第一批珍貴的深空探測(cè)數(shù)據(jù)。
是什么樣的秘密武器幫助嫦娥二號(hào)捕獲了太空訊息？科學(xué)家在地面如何跨越遙遠(yuǎn)的距離準(zhǔn)確接收到這些數(shù)據(jù)？
２１日，新華社記者就此專訪了探月工程副總設(shè)計(jì)師孫輝先與地面系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師李春來(lái)。
嫦娥二號(hào)“眼”更尖，“耳”更靈
問(wèn)：嫦娥二號(hào)的有效載荷有哪些技術(shù)創(chuàng)新？
孫輝先：嫦娥二號(hào)原本是嫦娥一號(hào)備份星，采用了與嫦娥一號(hào)相似的有效載荷。當(dāng)然也不乏適應(yīng)性改造和創(chuàng)新，目的是讓嫦娥二號(hào)“看”得更準(zhǔn)，“聽”得更清。
嫦娥二號(hào)的ＣＣＤ立體相機(jī)是重新研制的，靈敏度極高。運(yùn)用時(shí)間延遲積分型ＣＣＤ在軌對(duì)月表景物按推掃方式進(jìn)行成像。
月表反射光經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭在位于焦平面的ＣＣＤ探測(cè)器上成像，經(jīng)過(guò)相機(jī)信號(hào)處理通道的相關(guān)雙采樣、放大、轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生月表景象的數(shù)字圖像，經(jīng)過(guò)下位機(jī)軟件打包后送星上大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，再經(jīng)過(guò)星上數(shù)傳系統(tǒng)送給地面站，經(jīng)過(guò)地面應(yīng)用系統(tǒng)輻射定標(biāo)、光度校正等修正處理后，重構(gòu)出月球表面的三維影像。
嫦娥二號(hào)一項(xiàng)重要使命是為未來(lái)嫦娥三號(hào)著陸的虹灣預(yù)選區(qū)拍攝圖像。借助ＣＣＤ立體相機(jī)，全月面三維影像的月面象元分辨率從１２０米提高到優(yōu)于１０米，嫦娥三號(hào)預(yù)選著陸區(qū)分辨率優(yōu)于１．５米。
問(wèn)：嫦娥二號(hào)有效載荷與世界先進(jìn)水平相比處于什么位置？
孫輝先：國(guó)外探月起步早，科學(xué)探測(cè)儀器面很寬，種類很多，探測(cè)精度和分辨率總體上要優(yōu)于我們。但作為后來(lái)者，我們可以學(xué)習(xí)借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)。
部分有效載荷上，我們已經(jīng)接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平。比如，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星上的γ射線譜儀設(shè)計(jì)采用新型的溴化鑭晶體，取代了嫦娥一號(hào)γ射線譜儀的碘化銫晶體。能量分辨達(dá)到后者的２倍以上，信號(hào)靈敏度提高了１．４倍，大大提高了探測(cè)器探測(cè)元素的能力。
這是世界上首次在空間采用溴化鑭晶體的高分辨γ射線探測(cè)器。
克服距離遠(yuǎn)、信號(hào)弱、數(shù)傳碼速率低重重困難
問(wèn)：拓展試驗(yàn)階段地面應(yīng)用系統(tǒng)面臨哪些挑戰(zhàn)？
李春來(lái)：這是我國(guó)首次在遠(yuǎn)離地球約１７０萬(wàn)公里處進(jìn)行空間探測(cè)活動(dòng)，面對(duì)距離遠(yuǎn)、信號(hào)弱、數(shù)傳碼速率低，星上資源有限，無(wú)法滿足所有載荷同時(shí)開機(jī)探測(cè)的需求等困難，地面應(yīng)用系統(tǒng)需要應(yīng)對(duì)一系列挑戰(zhàn)。
問(wèn)：地面應(yīng)用系統(tǒng)采取了哪些應(yīng)對(duì)措施？
李春來(lái)：地面應(yīng)用系統(tǒng)本著“細(xì)節(jié)決定成敗”的原則，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)仔細(xì)研究，每個(gè)部件認(rèn)真把關(guān)。
首先，對(duì)數(shù)據(jù)接收的星地鏈路進(jìn)行了認(rèn)真分析和復(fù)核，找出了影響數(shù)據(jù)接收的環(huán)節(jié)和解決途徑；其次，通過(guò)攻關(guān)，減少了高頻接收機(jī)饋線損耗，優(yōu)化了數(shù)字解調(diào)處理機(jī)參數(shù)，降低了接收系統(tǒng)損耗，提高了接收機(jī)的性能；第三，利用射電源，對(duì)接收天線的指向進(jìn)行了校準(zhǔn)，提高了接收天線的指向精度；積極與測(cè)控系統(tǒng)聯(lián)系，通過(guò)多次開展測(cè)試試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。
通過(guò)這些努力，我們確保了Ｌ２點(diǎn)的擴(kuò)展試驗(yàn)任務(wù)數(shù)據(jù)接收的可靠性和完整性。
與ＡＲＴＭＩＳ、ＧＥＯＴＡＩＬ形成多點(diǎn)觀測(cè)
問(wèn)：嫦娥二號(hào)拉格朗日Ｌ２點(diǎn)科學(xué)探測(cè)的意義何在？
孫輝先：這是我國(guó)首次在距地球約１７０萬(wàn)公里，相當(dāng)于２００多個(gè)地球半徑空間進(jìn)行探測(cè)，其科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)我國(guó)的空間科學(xué)彌足珍貴。
在Ｌ２點(diǎn)，可以獲得太陽(yáng)風(fēng)的特征量、遠(yuǎn)磁尾的結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)力學(xué)過(guò)程；長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)遠(yuǎn)磁尾尾向流通量，研究氧離子逃逸率，有望產(chǎn)生很有意義的科學(xué)探測(cè)成果。
此外，嫦娥二號(hào)可以與美國(guó)ＡＲＴＭＩＳ、日本ＧＥＯＴＡＩＬ等衛(wèi)星形成多點(diǎn)觀測(cè)研究。
李春來(lái)：嫦娥二號(hào)上有太陽(yáng)風(fēng)離子探測(cè)器，Ｌ２點(diǎn)作為太陽(yáng)風(fēng)向外傳播過(guò)程中重要的一點(diǎn)，目前還沒有衛(wèi)星在此位置進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的太陽(yáng)風(fēng)探測(cè)。嫦娥二號(hào)在國(guó)際上首次對(duì)Ｌ２點(diǎn)附近的太陽(yáng)風(fēng)結(jié)構(gòu)和演化特性進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的探測(cè)研究，填補(bǔ)在這一點(diǎn)探測(cè)數(shù)據(jù)的缺失。
同時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)離子探測(cè)器在Ｌ２點(diǎn)有助于研究遠(yuǎn)磁尾結(jié)構(gòu)特征及與上游太陽(yáng)風(fēng)的相關(guān)性；遠(yuǎn)磁尾磁重聯(lián)及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程；遠(yuǎn)磁尾的等離子體團(tuán)動(dòng)力學(xué)特征等。
超期服役 碩果累累
問(wèn)：嫦娥二號(hào)已取得哪些科學(xué)研究成果？
李春來(lái)：截至目前嫦娥二號(hào)最大的亮點(diǎn)是制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?jī)?yōu)于１．５米分辨率圖像。
嫦娥二號(hào)獲得了３２軌虹灣局部地區(qū)像元分辨率優(yōu)于１．５米的高精度成像數(shù)據(jù)，并利用二線陣圖像數(shù)據(jù)處理得到了三維地形數(shù)據(jù)，制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(nèi)的全月球影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)月面的全覆蓋。
目前，地面應(yīng)用系統(tǒng)已完成全月球分辨率５０米影像數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)和地圖的制作，預(yù)計(jì)年底前完成全月球分辨率７米的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)。
此外，γ射線譜儀和Ｘ射線譜儀分別獲得了４６８６小時(shí)和４６１０小時(shí)的有效探測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)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(tǒng)、詳細(xì)的分析研究和制圖工作還在進(jìn)行中。
月壤特性探測(cè)方面，微波探測(cè)儀已經(jīng)獲得了不同８次軌道覆蓋的數(shù)據(jù)。中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心、香港科技大學(xué)、華中科技大學(xué)和國(guó)家天文臺(tái)等單位都正在積極開展研究，科學(xué)解譯月球微波數(shù)據(jù)，進(jìn)一步制作全月亮度溫度分布圖和反演月壤特性。
