把探测信息传回地球时地把探测信息传回地球,是通过“嫦娥1”号卫星上有效载荷数据管理系统实现的。
有效载荷数据管理系统,是卫星上整个有效载荷的管理和控制中心,担负着有效载荷探测的数据采集、数据存储和数据传输的任务。通过有效载荷数据管理分系统将光学成像系统、激光高度计、γ/X射线谱仪、微波探测仪、空间环境探测设备等有效载荷有机地集成到一起。
在“嫦娥1”号处于地面站接收范围以外时,有效载荷数据管理系统所收集和接收的上述数据和参数存储于大容量存储器里;当“嫦娥1”号处于地面站接收范围内时,存储器中的数据与实时收集、
接收的数据,立即传输提供星上数据发射机,然后发送给地球。“嫦娥1”号卫星的数据传输天线有2个,一个叫定向天线,它的指定方就是地球;另一个叫全向天线,是没有固定指向的天线。
由于“嫦娥1”号卫星工作在38万千米之外,因此无线电信号的衰减量大,传输的时间延迟长,地面能够接收到数据的地域覆盖率低。现有的卫星地面接收天线和信道设备都是针对人造地球卫星建立的,无法直接用于完成“嫦娥1”号卫星的数据接收任务。因此,需要大口径天线和特殊的接收设备。为了能够接收从遥远的“嫦娥1”号卫星上传来的数据,我国建设了2座国内最先进的深空探测地面站:北京密云50米天线地面站和云南昆明40米天线地面站。两个大天线像两只巨大的天眼,注意着“嫦娥1”号的一举一动,把从“嫦娥1”号传送来的所有信息接收下来。
通过天线接收下来的信息,是一些二进制的数据,所以要进行数据的预先处理,把这些二进制数据转换成能够被广大科学家使用的图像、谱线等数据,即按照预先设定的程序自动生产出合格的数据产品。但这些产品还不能成为公众所能理解的成果,需要对这些数据产品进行“深加工”,加工成能够很直观地反映月球表面各种特征的图件,例如月球影像图、岩石类型分布图等。
公布探测成果
2007年11月26日,国家航天局公布了“嫦娥1”号拍摄的第一张月球图像,该图像是位于月球东经83度到东经57度,南纬70度到南纬54度,宽280千米,长460千米月面的图像。
“嫦娥1”号卫星自2007年10月24日发射到2008年11月,已完成一年的在轨运行和探测任务,获得了大量科学探测数据,科研人员利用星载CCD立体相机获取的探测数据,制作完成了我国首幅全月球影像图。这幅来自中国月境真实影像,由“嫦娥1”号卫星拍摄的589轨图像数据处理完成,覆盖了月球从西经180度到东经180度,南北纬90度之间的范围,这是目前世界上已公布的最为清晰、完整的月球影像图。在完成第一幅全月球影像图的基础上,用轨道参数和控制点制作全月球三维图的工作也正在开展之中。
中间的探月工程分为3期完成,突破“绕、落、回”三大关键技术。
2008年11月12日,国家国防科技工业局在北京举办了绕月探测工程全月球影像图发布与科学数据交接仪式。“嫦娥1”号获得的第一批科学探测数据,正式向有关科研单位和高等院校移交,而这幅珍贵的全月球影像图,入藏国家博物馆。
“嫦娥工程”的未来
“嫦娥1”号月球探测卫星可以拍照到南北纬75度,比美国的多5度。它将利用一个耗能极小的激光高度计配合CCD立体相机来拍摄月球的三维立体图像。有了月图,就能精细划分月球表面的基本构造和单元地貌,为日后中国月面着陆探测器在月球上软着陆选址提供基础资料。
“嫦娥工程”的第二期“落月工程”预计在2012年发射月球软着陆器,软着陆器将携带月球车,在月球表面选择新区降落,进行月面巡视勘察,并开展月基天文观测,为月球基地的选择提供基础数据。
三期工程要实现探测器在月面采集样品,并将样品带回地球进行分析研究,深化对地月系统的起源与演化的认识,获取更详尽的月球信息。第三阶段将从2017年开始,在这个阶段,将有机器人被送到月球上,从月球表面带回物质样品。
由于无人的空间天文观测只能依靠事先设计的观测模式自动进行,非常被动,如果在月球表面上建立月基天文台,就能化被动为主动,大大提高观测精度。“阿波罗16”号登月时宇航员在月面上拍摄的大麦哲伦星云照片表明,月面是理想的天文观测场所。建立月基天文台具有以下优点:
月球上具有高度真空、低重力的特殊环境;月球为天文望远镜提供了一个稳定、坚固和巨大的观测平台,在月球上观测只需极简单的跟踪系统;月震活动与地震活动相比,月震要少得多,这一点对于在月面上建立几十千米至数百千米的长基线射电、光学和红外干涉系统是很有利的;月球表面上的重力只有地球表面重力的1/6,这会给天文台的建造带来方便。另外,在地球上所有影响天文观测的因素,比如大气折射、散射和吸收、无线电干扰等,在月球上均不存在。
美国、欧洲和日本都计划在未来的几年内再次登月并在月球上建立永久居住区,可以预料,人类在月球上建立永久性基地后,建立月基天文台是必然的。
“嫦娥工程”的第二期“落月工程”的月球探测卫星将利用一个能耗极小的激光高度计配合CCD立体相机来拍摄月球的三维立体图像。有了月图,就能精细划分月球表面的基本构造和地貌单元,为日后中国月面着陆探测器在月球上软着陆选址提供基础资料。
“嫦娥工程”的第二期“落月工程”预计在2012年发射月球软着陆器,进行月面巡视勘察,并开展月基天文观测,为月球基地的选择提基础数据。在“落月工程”中,我国将使用空间光学望远镜、紫外相机、低频射电设备等在月球上进行天文观测,以探寻太阳系外行星。
“嫦娥工程”的三期工程,要实现探测器在月面采集样品,并将样品带回地球进行分析研究,深化对地月系统的起源与演化的认识,获取更详尽的月球信息。