嫦娥三號任務:月面測試,首戰告捷

2020-11-22 中國科學院

  20131214日至26日,嫦娥三號探測器搭載的八臺有效載荷在第一月晝期間陸續開機完成了探測或月面測試工作,並分別隨著陸器和巡視器進入了月夜休眠狀態。在月面測試階段,除降落相機已完成預定任務外,肩負著開展科學探測使命的七臺有效載荷性能穩定,獲得了大量的探測數據。探月工程地面應用系統和中國科學院作為嫦娥三號任務組建的科學應用核心團隊及有效載荷研製單位,對獲取的測試數據進行了初步分析,表明各有效載荷工況良好,探測數據的獲取、接收、傳輸、預處理正常,為嫦娥三號任務在第二月晝期間全面開展科學探測打下了堅實基礎。 

   降落相機:成功對著陸區進行光學成像 

  在嫦娥三號探測器實施軟著陸過程中,由中國航天科技集團508所研製的降落相機成功對嫦娥三號著陸區進行了光學成像。在探測器成功軟著陸後,地面應用系統共接收到降落相機所拍的著陸區月面圖像4673幅。至此,降落相機已完成預定任務。 

  地形地貌相機、全景相機:圓滿完成兩器互拍成像任務 

  在月面測試階段,由中科院光電技術研究所研製的地形地貌相機和中科院西安光學精密機械研究所研製的全景相機,出色地完成了五次兩器互拍成像任務。地形地貌相機還對著陸區周圍月面進行了環拍,對地球進行了光學成像,對巡視器行走、機械臂投放收攏過程等進行了動態攝像;全景相機還對巡視器周圍月面進行了環拍,圖像清晰。至著陸器、巡視器月夜休眠,地形地貌相機也已完成預定任務。 

  地形地貌相機和全景相機拍攝的典型圖像展示(請見圖1-11)。

 

圖1:2013年12月15日05時54分,地形地貌相機首次開機測試時拍攝的月表圖像

圖2:2013年12月15日20時44分至20時52分,全景相機拍攝的著陸器背面圖像

圖3:2013年12月15日23時41分,地形地貌相機拍攝的巡視器正面圖像

圖4:2013年12月16日03時43分至03時50分,全景相機拍攝的著陸器側面圖像

圖5:2013年12月16日04時57分,地形地貌相機拍攝的巡視器側面圖像

    圖6:2013年12月17日至12月18日,地形地貌相機拍攝的著陸器周邊360°範圍的全景鑲嵌影像圖,採用方位投影方式表達

圖7:2013年12月23日,全景相機拍攝的巡視器周邊360°範圍的全景鑲嵌影像圖,採用方位投影方式表達

圖8:2013年12月18日01時14分,地形地貌相機拍攝的月面圖像

圖9:2013年12月22日02時48分,地形地貌相機拍攝的巡視器正面圖像

圖10:2013年12月22日06時50分,全景相機拍攝的著陸器正面圖像

圖11:2013年12月25日02時15分,地形地貌相機拍攝的地球圖像

   月基天文望遠鏡:成功採集到天龍座天區星空圖像 

  1216日,由中科院國家天文臺和中科院西安光學精密機械研究所聯合研製的月基光學望遠鏡先後在三個不同天區成功採集到天文圖像。經過對所採集的圖像進行了儀器效應改正以及背景扣除,還原了位于天龍座的三個不同天區在近紫外波段的真實星空圖像,並通過信號提取及與光學天圖、星表比對,測定了目標天體的天球坐標。 

圖中的亮點為所觀測到的23顆星象圖中的亮點為所觀測到的23顆星象

星象編號 

星名 

星象編號 

星名 

1 

HD 151044 

13 

TYC 3505-598-1 

2 

HD 151387 

14 

HD 234341 

3 

HD 234351 

15 

IDS 16429+5037 

4 

TYC 3505-184-1 

16 

HD 234344 

5 

HD 234343 

17 

HD 234349 

6 

HD 234331 

18 

TYC 3503-567-1 

7 

TYC 3506-1864-1 

19 

TYC 3505-650-1 

8 

TYC 3505-398-1 

20 

TYC 3506-1008-1 

9 

TYC 3506-1196-1 

21 

TYC 3502-795-1 

10 

TYC 3505-138-1 

22 

TYC 3506-1242-1 

11 

HD 151444 

23 

TYC 3505-329-1 

12 

TYC 3505-328-1 

  

  

表為23顆星象所對應的國際通用名稱 

  極紫外相機:成功獲取地球等離子體層試觀測結果 

  1216日,由中科院長春光學精密機械與物理研究所研製的極紫外相機加電開機對地球進行了試成像,獲取了63幅地球等離子體層圖像數據。經過對數據進行消除噪聲的處理,得到了對地球等離子體層的試觀測結果。 

   

  左圖為地球等離子試觀測結果,右為實驗室模擬結果。 

  測月雷達:成功探測到月殼淺層分層信息和月壤分層結構 

  在月面測試階段,由中科院電子學研究所研製的測月雷達在巡視器行走過程中開機進行了測試,第一通道共獲得3602道數據,第二通道共獲得7611道數據。經初步分析,第一通道能夠清晰地探測到巡視路線下的月殼淺層分層信息,第二通道能夠探測到巡視路線下月壤的分層結構。 

   

  左圖為測月雷達第一通道探測結果(巡視器從C點行走至E點) 

  右圖為測月雷達第二通道探測結果(巡視器從B點行走至E點) 

  紅外成像光譜儀:圖像清晰,光譜特徵明顯     

  1223日,由中科院上海技術物理研究所研製的紅外成像光譜儀開機進行了定標和數據採集等測試工作,獲取了完整有效的可見近紅外圖像數據與短波紅外光譜數據。經初步分析表明,可見近紅外通道圖像清晰,全譜段光譜特徵明顯。 

             

  圖為紅外成像光譜儀開機測試時獲取的可見近紅外第37波段單波段灰度圖像 

   

  圖為紅外成像光譜儀開機測試時的月面探測區光譜曲線圖 

  粒子激發X射線譜儀:可識別出11種月面元素      

  1222日,由中科院高能物理研究所研製的粒子激發X射線譜儀開機進行了在軌標定打靶測試,獲得了在軌標定玄武巖能譜,並對月面元素進行了就位試探測。經初步分析,從探測能譜中可識別出11種元素,包括鎂(Mg)、鋁(Al)、矽(Si)、鉀(K)、鈣(Ca)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、鐵(Fe),鍶(Sr)、釔(Y)和鋯(Zr)。 

     

  左圖為粒子激發X射線譜儀在軌標定測試能譜 

  右圖為粒子激發X射線譜儀在軌試探測月壤能譜 

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