嫦娥一号卫星上安装了称为有效载荷的8种24件先进科学探测仪器。它们凝聚了中国科学院近10个研究所、数千名人员的智慧,承担着拍摄月球表面三维影像、探测月球表面化学元素、探测月壤厚度和进行地月空间环境探测等四项重大任务。


三维成像摄月貌


由中科院西安光机所研制完成的CCD立体相机,利用嫦娥一号卫星与月球间的相对运动,对月球表面进行扫描成像,形成三幅视角度不同的图像,经过处理重构后得到我们所需的立体图像。实现全月面及三维立体成像,这使我国首次对月照相探测就建立在很高起点上。


CCD立体相机从月球上空200公里对月球表面拍照,得到的立体图像在高度上可能会存在一定误差。为了校准误差,在嫦娥一号卫星上安装了激光高度计。由中科院上海技物所和上海光机所共同研制成功的激光高度计,是我国第一台星载激光遥感设备,也是国际上首批开展的绕月激光测距。


月球元素知多少


“嫦娥一号”上搭载的γ射线谱仪、X射线谱仪和干涉成像光谱仪,可以用更先进的技术探测到月球上14种元素的分布,绘制所测元素的全月球分布图,发现月球表面资源富集区。


由中科院紫金山天文台研制成功的γ射线谱仪,通过探测来自月球的γ射线,获取月球元素化学分布与含量。与世界同类探测仪器相比,它的有效探测面积在高能区达到以往月球探测水平的2—50倍,可以得到更精确的探测结果,还具备找到月表残存水冰的直接证据的能力。


中科院高能物理研究所研制的X射线谱仪,对镁、铝、硅元素的含量和分布分辨率很高,可为研究月球形成与演化过程提供重要科学信息。


我国是世界上首次把干涉成像光谱仪应用于月球光谱探测的国家。西安光机所研制的干涉成像光谱仪,利用月表不同物质被太阳光照射后呈现不同的反射光谱这一特征来进行识别区分物质,主要对月表4种主要矿物:辉石、斜长石、钛铁矿、橄榄石的含量与分布进行探测分析,确定月球表面主要岩石的分布情况。


微波探测析月壤


嫦娥一号卫星搭载微波探测仪对月壤厚度开展研究,间接评估氦—3资源量。中科院空间中心国家863计划微波遥感技术实验室承担了微波探测仪的研制任务,这是世界上首次在探月卫星上装载微波辐射遥感装置,填补了国内被动微波遥感探测在航天领域应用中的空白。


环境探测护远航


中科院空间中心空间环境探测研究室承制的空间环境探测仪,包括太阳高能粒子探测器和低能离子探测器,在我国首次开展地球磁层之外远至4万至40万公里间的空间环境探测,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,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。