绕月一年后，燃料耗尽可能撞向月球，最后拍下更清晰的月球照片
本报讯 神话传说中的“嫦娥奔月”终于成为现实。承载亿万中国人奔月梦想的“嫦娥”，将肩负什么责任飞天而去，将承担着什么样的任务？据国防科工委发布的消息，我国首个探月卫星“嫦娥一号”将带着四大科学任务奔赴月球。昨日，记者采访了中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任、北京大学教授焦维新，对“嫦娥”肩负的使命一一进行了解读。
“嫦娥”肩负四项使命
根据设想，“嫦娥一号”一是获取月球三维立体影像，二是分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点，即对月面有用元素进行探测，初步编制各元素的月面分布图；三是探测月壤特性；四是探测地月空间环境，将记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地月空间环境的影响。上述前三项工作国外还未曾进行过，第四项为中国首次在地球静止轨道以外获取空间环境数据。
一年后“嫦娥”可能撞月
据有关人士透露，如果在一年内圆满实现所有预定科学目标，“嫦娥一号”可能以撞月谢幕。而撞月时，“嫦娥一号”将近距离拍摄月球的高分辨率照片供地面分析。对此，中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任、北京大学教授焦维新在接受记者采访时介绍说，的确有的卫星探测器曾带着任务撞击过月球，而“嫦娥一号”是否撞击月球取决于几个条件，一是有无必要，二是探测器上的仪器一年之后是否还能工作，三是还有没有能源可用。
而据发射基地专家介绍，按照预先设计，“嫦娥一号”的寿命就是一年。一年后，燃料就会耗尽。
按照目前的规划，我国将在月球探测工程的第三个阶段将月球样品带回地面，预计在2020年以前。
“嫦娥使命”1
获取月球表面三维影像
国外已有多个版本的平面月球地图，但立体的只有二幅，且做得不完整。“嫦娥一号”卫星将采取与其他国家不同的思路，搭载1台CCD(数字照相机等使用的电子器件，通过感光可实现电气存储功能)立体相机和1个激光高度计，两者结合绘制完整细致的立体月球地图。CCD立体相机同时对卫星飞行的前方、下方和后方进行拍照，形成三维影像。激光高度计由激光器、望远镜和接收电路三部分组成。
在距离月球200公里圆形轨道上，“嫦娥一号”的探测视野能全面覆盖月球，与人类的立体视觉相似，通常情况下卫星是利用三个角度进行观测。观测的时候是利用卫星飞行时的推扫完成的，不需要进行多次变轨。利用月球的自转能够对整个月面进行覆盖观测。具体工作的原理是，卫星进入环月轨道后，激光高度计首先向月面发射激光束，并立刻用望远镜把反射回来的光束变成电信号；接收信号的电路盒将迅速进行计算，得出该探测点的月球海拔高度。激光高度计完成绕月旅行，月面每个探测点(包括南北极的黑暗深坑)的海拔高度就一清二楚了。这些数值与CCD立体相机拍摄的高精度图像相叠加，就是一幅完整而精确的月球立体地形图。
●专家解读
月球地图的绘制将为后续着陆探测优选合适的区域提供科学依据，绕月探测工程地面应用系统总设计师李春来指出。
焦维新也介绍说，激光高度计可以将地面凹凸不平的地形探测出来，和CCD立体相机结合起来，可以得到一个三维图像。这是研究一个天体最基本的参数。
通过月球地图，进一步分析可以划分月球表面的基本构造和地貌单元；进行月球撞击坑形态、大小、分布、密度等的测量和分析，为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史的研究提供基本数据；勾画月球地质构造演化史等等。
“嫦娥使命”2
探测矿产元素分布
我国探月工程首席科学家欧阳自远介绍说，美国于1998年开始探测月球的资源，这也是世界探月的新方向，探测月球的矿产资源，所包含的元素、成分、分布，对研究月球的起源和演化都有很重要的意义。“关于元素，美国分析了5种元素的分布图，我们国家力争做到14种。如果能实现，也算是有所进步吧。”
“嫦娥一号”卫星将用世界先进的伽马/X射线谱仪探测月球上14种元素的分布。
这样，我们就知道月球上分布着哪些资源，将来建月球基地时可选择在资源富集的地区，通过开采月球资源，满足人类社会的需求。
●专家解读
焦维新介绍说，“嫦娥一号”上面搭载了一台微波探测器，它有四个不同的观测频段，能够穿透月壤十几米到几十米的深度。利用其不同频段微波穿透月壤厚度不同的原理可以探测出月壤厚度。
据了解，这也是世界上首次在探月卫星上装载微波遥感装置，有很大的技术难度。这台微波探测仪能探测物体的微波辐射强度，能在所有气象状态下全天候工作，且具有穿透能力，可探测深埋的物体，包括月球上氦-3的总量及分布。
微波探测仪还能测出月球背面的亮度、温度图和月球两极地面的信息。
“嫦娥使命”3
寻找人类所需终极能源
“嫦娥一号”此次上天的第三项任务是探测月壤厚度，欧阳自远将这个任务的终极目标概括为替人类寻找新的能源。
人类需要一种终极的能源，石油、天然气、煤炭迟早都要耗光，氦-3是可控核聚变的第二代燃料，地球上的资源严重匮乏，而月球上的资源几乎是取之不尽、用之不竭。“所以我们现在要做的就是探测全月球月壤层的厚度并反演氦-3的资源量和分布”。欧阳自远介绍说。我国经过一两年的论证，认为这个目标具备实现条件。国际上对这个目标很关注，现在美国和欧洲也在考虑做。
各国的探月卫星都是带着寻找新能源的目的发射的，中国空间技术研究院研究员、《国际太空》杂志副主编庞之浩曾介绍说，1998年美国勘探者探测器是人类第一个撞月球的探测器，目的是验证月球上有没有水冰。它是用中子探测器发现某个地方中子多，中子多有可能氢多，氢多有可能水多。然后就是通过撞击，把水冰汽化，但是很遗憾没有发现水蒸气。
实际上日本对月球早已虎视眈眈，因为日本缺乏资源，听说月球上有氦-3，早就想开发月球。1991年就搞了“月球A”，但由于技术原因下马了。
●专家解读
焦维新指出，太阳系地外资源非常丰富，月球上目前我们已经知道的矿物质至少有100多种。我们探测月壤厚度，其中有一个目的就是估算出氦- 3的含量。通过直接探测知道氦-3在月壤单位体积的含量，然后再通过月壤的厚度估算出氦-3的含量。
我国探月工程的一项重要计划，就是对月球氦-3含量和分布进行一次由空间到实地的详细勘察，为人类未来利用月球核能奠定坚实的基础。
“嫦娥使命”4
探测地月空间环境
这是我国第一次探测距离地球40万千米范围内的空间环境，这是一项基础性的工作。太阳风等空间环境因素对人类的生活和航天活动都有很大影响。“嫦娥一号”卫星通过高能粒子探测器和低能离子探测器探测地月空间环境。
●专家解读
专家介绍，国内目前仅监测过7万km以内的空间环境，“嫦娥一号”将首次探测远至4万至40万km间的空间环境，这些关键科学数据，对今后深空探测器的环境防护设计具有重要的参考价值。
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“超级望远镜”接收“嫦娥”信号
“嫦娥一号”卫星仿佛一只即将放飞月球的“风筝”，要精确地从地球轨道奔向月球轨道，就得抓住“风筝”后面那根无形的线，而这根线的一头就拴在上海、北京、乌鲁木齐及昆明四地天文站组成的“超级望远镜”上，这对卫星的监测、信号的接收，十分重要。
“嫦娥一号”复杂精密的运行轨道，必须由多台射电望远镜通过VLBI(甚长基线干涉)技术联网测定。据悉，这将是我国VLBI首次应用于航天工程。
天文学家告诉记者，VLBI的神奇之处在于，即使某台射电望远镜的口径只有25米，但它一旦与东西南北不同方位的同类望远镜联网，其口径就相当于各望远镜之间的地理跨度。
目前，上海、北京、乌鲁木齐及昆明4座天文站点已实现VLBI联网，这样一来，“超级望远镜”口径达到3000公里左右。届时，四地对“嫦娥”的实时测量数据，将集中到上海天文台的VLBI数据处理和指挥调度中心，并与国家航天测控系统一起，为“嫦娥”测轨定轨。据了解，这张VLBI网的分辨率，相当于身处上海佘山山顶，就能目视月球上一个足球场大小的目标。(综合)
本版采写本报记者 鲍颖
责编：赵旋璇
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