嫦娥舞天际，太空有神探
——访探月工程副总设计师孙辉先与地面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，嫦娥二号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数据。

    是什么样的秘密武器帮助嫦娥二号捕获了太空讯息？科学家在地面如何跨越遥远的距离准确接收到这些数据？

    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系统总设计师李春来。

    嫦娥二号“眼”更尖，“耳”更灵

    问：嫦娥二号的有效载荷有哪些技术创新？

    孙辉先：嫦娥二号原本是嫦娥一号备份星，采用了与嫦娥一号相似的有效载荷。当然也不乏适应性改造和创新，目的是让嫦娥二号“看”得更准，“听”得更清。

    嫦娥二号的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存储器，再经过星上数传系统送给地面站，经过地面应用系统辐射定标、光度校正等修正处理后，重构出月球表面的三维影像。

    嫦娥二号一项重要使命是为未来嫦娥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，嫦娥三号预选着陆区分辨率优于１．５米。

    问：嫦娥二号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，科学探测仪器面很宽，种类很多，探测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，嫦娥二号卫星上的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，大大提高了探测器探测元素的能力。

    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的需求等困难，地面应用系统需要应对一系列挑战。

    问：地面应用系统采取了哪些应对措施？

    李春来：地面应用系统本着“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，对数据接收的星地链路进行了认真分析和复核，找出了影响数据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接收的可靠性和完整性。

    与ＡＲＴＭＩＳ、ＧＥＯＴＡＩＬ形成多点观测

    问：嫦娥二号拉格朗日Ｌ２点科学探测的意义何在？

    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，其科学探测数据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成果。

    此外，嫦娥二号可以与美国ＡＲＴＭＩＳ、日本ＧＥＯＴＡＩＬ等卫星形成多点观测研究。

    李春来：嫦娥二号上有太阳风离子探测器，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。嫦娥二号在国际上首次对Ｌ２点附近的太阳风结构和演化特性进行长时间的探测研究，填补在这一点探测数据的缺失。

    同时，太阳风离子探测器在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：嫦娥二号已取得哪些科学研究成果？

    李春来：截至目前嫦娥二号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。

    嫦娥二号获得了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，并利用二线阵图像数据处理得到了三维地形数据，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，实现了对月面的全覆盖。

    目前，地面应用系统已完成全月球分辨率５０米影像数据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小时的有效探测数据。数据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。

    月壤特性探测方面，微波探测仪已经获得了不同８次轨道覆盖的数据。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，进一步制作全月亮度温度分布图和反演月壤特性。