2013年12月14日至26日,嫦娥三号探测器搭载的八台有效载荷在第一月昼期间陆续开机完成了探测或月面测试工作,并分别随着陆器和巡视器进入了月 夜休眠状态。在月面测试阶段,除降落相机已完成预定任务外,肩负着开展科学探测使命的七台有效载荷性能稳定,获得了大量的探测数据。
探月工程地面应用系统和中国科学院为嫦娥三号任务组建的科学应用核心团队及有效载荷研制单位,对获取的测试数据进行了初步分析,表明各有效载荷工况良好,探测数据的获取、接收、传输、预处理正常,为嫦娥三号任务在第二月昼期间全面开展科学探测打下了坚实基础。
降落相机:成功对着陆区进行光学成像
在嫦娥三号探测器实施软着陆过程中,由中国航天科技集团508所研制的降落相机成功对嫦娥三号着陆区进行了光学成像。在探测器成功软着陆后,地面应用系统共接收到降落相机所拍的着陆区月面图像4673幅。至此,降落相机已完成预定任务。
地形地貌相机、全景相机:圆满完成两器互拍成像任务
在月面测试阶段,由中科院光电技术研究所研制的地形地貌相机和中科院西安光学精密机械研究所研制的全景相机,出色地完成了五次两器互拍成像任务。地形地 貌相机还对着陆区周围月面进行了环拍,对地球进行了光学成像,对巡视器行走、机械臂投放收拢过程等进行了动态摄像;全景相机还对巡视器周围月面进行了环 拍,图像清晰。至着陆器、巡视器月夜休眠,地形地貌相机也已完成预定任务。
月基天文望远镜:成功采集到天龙座天区星空图像
12月16日,由中科院国家天文台和中科院西安光学精密机械研究所联合研制的月基光学望远镜先后在三个不同天区成功采集到天文图像。经过对所采集的图像 进行了仪器效应改正以及背景扣除,还原了位于天龙座的三个不同天区在近紫外波段的真实星空图像,并通过信号提取及与光学天图、星表比对,测定了目标天体的 天球坐标。
极紫外相机:成功获取地球等离子体层试观测结果
12月16日,由中科院长春光学精密机械与物理研究所研制的极紫外相机加电开机对地球进行了试成像,获取了63幅地球等离子体层图像数据。经过对数据进行消除噪声的处理,得到了对地球等离子体层的试观测结果。
在月面测试阶段,由中科院电子学研究所研制的测月雷达在巡视器行走过程中开机进行了测试,第一通道共获得3602道数据,第二通道共获得7611道数 据。经初步分析,第一通道能够清晰地探测到巡视路线下的月壳浅层分层信息,第二通道能够探测到巡视路线下月壤的分层结构。
红外成像光谱仪:图像清晰,光谱特征明显
红外成像光谱仪由中科院上海技术物理研究所研制,该项目主任设计师、上海技物所研究员王建宇介绍,红外成像光谱仪安装于“玉兔”巡视器上,位于五星红旗正下方。它可对月面目标进行巡视光谱探测,同步获取自可见光至短波红外线的光谱及图像数据。
为了帮助“玉兔”减负瘦身,这套仪器的定标板与“镜头盖”巧妙地合二为一,盖板朝下翻转即可定标成像。上海技术物理所第二研究室主任舒嵘研究员介绍说, 科研人员还首次将声光调制分光器和超声电机应用到了红外光谱成像仪上,使得“红眼睛”只有同类航空应用产品重量的几十分之一。
2013年12月23日,红外成像光谱仪开机进行了定标和数据采集等测试工作,获取了完整有效的可见近红外图像数据与短波红外光谱数据。经初步分析表明,可见近红外通道图像清晰,全谱段光谱特征明显。
据悉,“红眼睛”还将被用于嫦娥五号,以帮其再次登月分析月面矿物。目前,王建宇等研究人员正为嫦娥五号研制更先进的红外成像光谱仪,它不仅将具备多幅扫描能力,成像范围更广,还将探测波段延伸至3000纳米,并启用多幅扫描成像技术,提供多角度、全景式的图像信息。
图为红外成像光谱仪开机测试时获取的可见近红外第37波段单波段灰度图像
图为红外成像光谱仪开机测试时的月面探测区光谱曲线图
粒子激发X射线谱仪:可识别出11种月面元素
高能所粒子天体物理中心研制的粒子激发X射线谱仪(APXS)是嫦娥三号玉兔号月球车的科学载荷之一,也是机械臂上唯一的载荷。它通过携带的主动激发源 激发月岩或月壤中的元素,并探测其产生的特征X射线,从而获得月球元素的种类及含量信息,为月球地质化学过程和形成演化研究提供重要依据。
2013年12月22日,由中科院高能物理研究所研制的粒子激发X射线谱仪开机进行了在轨标定打靶测试,获得了在轨标定玄武岩能谱,并对月面元素进行了就位试探测。
2013年12月23日粒子激发X射线谱仪在落月后首次加电成功,并完成了月表标定打靶测试。设备工作稳定,性能指标与地面测试结果一致。
2013年12月25日在机械臂投放过程中,粒子激发X射线谱仪采用自身的率计距离感知功能,成功指导机械臂将探头精确投放到距离月面2~3厘米处,并 完成了首次月面元素的就位分析。经初步分析,从探测能谱中可识别出11种元素,包括镁(Mg)、铝(Al)、硅(Si)、钾(K)、钙(Ca)、钛 (Ti)、铬(Cr)、铁(Fe),锶(Sr)、钇(Y)和锆(Zr)。
图为粒子激发X射线谱仪在轨标定测试能谱
图为粒子激发X射线谱仪在轨试探测月壤能谱
1月15日20时许,嫦娥三号着陆器飞控工作从飞控大厅转移到了长管机房,顺利转入长期管理模式。从1月15日晚起,北京中心飞管室将实施对“嫦娥”长达一年的长期管理任务,后续“嫦娥”的起居生活、月面工作都将由飞管室的长管科技人员统一安排。
长期管理工作主要包括三项:一是要监视“嫦娥”平台各分系统的设备工况,照顾好“嫦娥”,使它始终保持良好的工作状态。二是配合地面应用系统开展月面科 学探测工作,主要包括月基光学望远镜巡天观测、极紫外相机对地成像和月尘测量等。三是控制“嫦娥”按照月面昼夜变化,适时开展月昼唤醒和月夜休眠工作。