2013年12月15日 头版
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着陆 撒欢 看星
嫦娥玉兔今日玩“互拍”
嫦娥三号携带“玉兔号”登陆月球后能干什么、怎么干，全部依赖于嫦娥三号携带的八大法宝。这八大法宝就是着陆器和巡视器上各自配备的四个有效载荷，分别由国内8个不同的科研机构设计完成。此番奔月，这些载荷要实现在热真空、极限高低温、紫外辐照、月尘污染、振动冲击等月面航天环境中完成任务，其中多个载荷将创造世界首次的纪录。昨天，研制单位的专家向记者详解了嫦娥三号八大“武器”的独门“武艺”。
文/记者胡亚平、肖欢欢、李华
5大任务
嫦娥三号作为探月二期工程重要组成部分将完成落月的计划，此次嫦娥三号登陆月球要实现的科学目标包括月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查、月球内部结构研究、空间环境探测和月基光学天文观测。完成这些科学目标就完全依赖嫦娥三号携带的八个有效载荷。这些有效载荷除了创下多个世界首次和我国首次的纪录外，还将从不同角度帮助人类加深对月球以及整个太空的了解。
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在月球上为国旗拍照
据中科院西光所全景相机主任设计师、月基光学望远镜副指挥杨建峰介绍，此次嫦娥三号将携带中国国旗登陆月球，而全景相机将完成拍摄五星红旗登陆月球珍贵影像的历史使命。据介绍，这面五星红旗被安置在着陆器上，使用特殊材质，才能保证高低温都不会坏掉。
嫦娥三号安全软着陆，巡视器缓缓走出着陆器一段距离后，全景相机就会拍摄着陆器上的五星红旗。全景相机有两个，相当于两只眼睛。它安装在巡视器桅杆上，可360度旋转和90度俯仰拍摄。与嫦娥二号相机不同，全景相机可拍摄彩色照片。为了控制重量，单台全景相机重量仅为嫦娥一号相机的十分之一。
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“嫦娥”“玉兔”玩“互拍”
巡视器走出着陆器后，将会互相拍照留念，负责帮玉兔号拍照的就是着陆器上的地形地貌相机，而帮着陆器拍照的则是位于玉兔号上的全景相机。这一过程也被称为“两器互拍”。
地形地貌相机是整个嫦娥三号落月过程中最先开始工作的有效载荷，承担着获取月表地形地貌光学图像的科学任务，集照相、摄像功能为一体，将是我国首台在月球上拍摄彩色图像的相机。它在技术上克服了月球白天120°的高温、太阳高度角变化大对相机成像质量的影响，能拍摄出高质量的动态、静态图像。
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对月表360°
全景成像
作为玉兔号的“眼睛”，全景相机还将伴随玉兔号对月面开展巡视勘察。杨建峰表示全景相机并非一直处于工作状态，当着陆器与巡视器月面分离时，全景相机择机开机工作，对着陆区展开360°的全景成像，巡视器在月面移动时，相机处关机状态，当到达指定科学考察点时，相机择机开机工作。获取月表巡视区的三维光学图像，这项影像将来可用于对玉兔号所巡视月面地区的地形地貌、撞击坑及地质构造进行分析和研究。
嫦娥一号、嫦娥二号的曝光只有几档，而嫦娥三号的曝光档数增加了不少，因此拍照的光学效果更好。并且，该相机也具有超强的耐高温性，即便在150℃的高温下也依然可以工作。这是因为相机表面被贴上了一层耐高温的膜。
除了全景相机，玉兔号还配有导航相机和避障相机，导航相机作为玉兔号的导航仪，主要用来获取感知周围的月表信息。负责对巡视器行驶路线的偏差进行修正和控制。避障相机是一个超低畸变鱼眼光学镜头，固联于巡视器车体围栏下方，其作用是对行进中所遇的障碍物进行识别，帮助玉兔号顺利绕开月坑和岩石。
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国人首次在月球上看星
此次嫦娥三号携带的重量级有效载荷之一就是月基光学望远镜，这是由中科院国家天文台和中科院西安光机所共同研制。通过它，人类将首次实现站在月球上仰望星空。据杨建峰介绍，在月球上观测深空主要具有两大优势，一是月球自转一周需要27天，可对一个目标开展长达300多个小时的持续跟踪。二是避开大气影响，可以获得极高精度的观测数据。尤其在地球上无法实现近紫外波段的深空观测，都被大气吸收了。
杨建峰表示，月基天文望远镜相当于人类把“天文台”架到了月球上，在月球观测天空，观测星星，研究星系、恒星的活动。如果月基光学望远镜能够成功实现对地外天体的观测，这将是月球探测史上的一项创举。
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7.5倍空间内观察地球
除了望向太空的“眼睛”，嫦娥三号还拥有一双看地球的“眼睛”，这就是极紫外相机。据探测器系统总设计师孙泽洲介绍，这是国际上首次在月球表面着陆的极紫外波段的成像仪器。极紫外相机的任务主要是对地球周围的等离子层进行成像探测。
嫦娥三号着陆月球后，将在距离地球38万公里外看到地球等离子层的全貌。据介绍，极紫外相机的视场范围为15°，可以覆盖7.5个地球的空间范围。通过对地球的等离子层产生的辐射进行全方位、长期的观测研究，获取地球等离子层三维图像，这有助于了解太阳和地球的相互关系。
8种神器
据探月工程副总设计师孙辉先介绍，嫦娥三号要飞天，很多科研单位都推荐了载荷产品，最后经过审慎遴选确定了八件。
除了八个有效载荷，嫦娥三号的着陆器和巡视器采用层叠式设计，由镁合金制成，还各自配有载荷电控箱机箱，不同于嫦娥一号、二号上的每个有效载荷都有一个电控装置，整个嫦娥三号只有两个电控箱，大大地减少了负荷的重量，能够提供供电、控制、图像压缩、数据处理四大功能。
着陆器四大神器
1.地形地貌相机
研制单位：中国科学院光电技术研究所
科学探测任务：获取着陆器的光学图像，用于月表地形地貌的调查和研究。
安装位置：着陆器桅杆
功能与特点：将是整个嫦娥三号首个开始工作的有效载荷，实现落月后，将获取着陆区的月表图像、监视巡视器月表移动、能够实现彩色成像、能够静态拍照与动态摄影、能够自动曝光调节、能够进行图像压缩并具有消减杂散光的措施。地形地貌相机还将帮助玉兔拍照，留下玉兔号在月球的倩影。
2.降落相机
研制单位：北京空间机电研究所
科学探测任务：在着陆器降落过程中的2公里~4公里的各个高度获取月貌特征图及地形地貌图像。
安装位置：着陆器底部
功能特点：重量轻体积小；能应付恶劣的太空辐射、温度环境，采用高速静态灰度压缩技术，还可以实现自动曝光。
3.极紫外相机
研制单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
科学探测任务：拍摄地球等离子体层极紫外图像，开展科学研究和空间天气预报研究，将首次拍摄到地球等离子体层的全貌。
安装位置：着陆器顶部
功能与特点：可以自动跟踪地球，对地球等离子体层散射的极紫外辐射进行长期成像观测；工作温度为-25℃~+75℃，可以在月球表面大温差条件下生存、工作，这是国际上首次在月球表面着陆的极紫外波段相机。
4.月基光学望远镜
研制单位：中国科学院国家天文台和中科学西光所
科学探测任务：充分利用月球没有大气干扰和自转缓慢的优势，在极紫外波段对一批有科学价值的天体的光变进行长期连续监测。
安装位置：着陆器
功能与特点：月基光学望远镜自动化程度高，能够在月面通过自主定标实现任何姿态望远镜机架指向控制。
巡视器四大神器
1.全景相机
研制单位：中国科学院西安光学精密机械研究所
科学探测任务：巡视区月表的三维光学成像，用于巡视区地形地貌、撞击坑及地质构造解析和综合研究。
安装位置：巡视器桅杆
功能特点：两台相机相当于人的两个眼睛，通过图像拼接获得巡视区的全景图像。相机采用大F数设计，可实现从3m到无穷远的清晰成像，基本覆盖了从月球车脚下到月球边际的范围。在近距离观察时可实现毫米量级的空间分辨率，是我国首次月表实地高分辨率成像。
2.测月雷达
研制单位：中国科学院电子学研究所
科学探测任务：获取巡视器行走路线下方区域月壤厚度及其分布、漂石和熔岩管等的分布以及月球次表层岩石地质结构等信息。
安装位置：巡视器
功能特点：天线可承受的温度范围高达-200℃~+120℃，曾在甘肃老虎沟进行地面试验探测，堪称所有有效载荷中的“抗温差王”。
3.粒子激发X射线谱仪
研制单位：中国科学院高能物理研究所
科学探测任务：利用粒子激发源轰击岩石表面，对岩石表面元素产生的特征X射线进行观测得到月表元素的定性和定量数据。
安装位置：机械臂上
功能特点：能够在月面通过标准样品对探测器实现在轨标定，月夜生存装置装有同位素热源，能够保证探头度过月夜极低温环境。
4.红外成像光谱仪
研制单位：中国科学院上海技术物理研究所
科学探测任务：实现月表物质成分和可利用资源调查的科学目标。
安装位置：顶板下方
功能特点：具备在轨定标及防尘功能，能适应-20℃~+55℃工作和-50℃~+70℃存储的温度环境，在热真空、极限高低温、紫外辐照、月尘污染、振动冲击等月面航天环境都能较好工作，拥有超声驱动定标防尘隔热一体化功能。
首创
全景相机：我国首次月表实地高分辨率成像。
月基光学望远镜：首次实现依托地外天体平台的天文观测。
极紫外相机：国际首次应用于月球的探测器。
测月雷达：国际上首次对月球地底下30米深土壤层的结构和100米深的次表层探测
