嫦娥一号:

嫦娥一号卫星共搭载8台(套)有效载荷。其中, CCD立体相机和激光高度计联合实现获取月球表面三维立体影像;干涉成像光谱仪、γ射线谱仪、X射线谱仪联合实现分析月球表面元素含量和物质类型的分布特点;微波探测仪获取月球微波亮度温度数据,探测月壤特性;1台高能粒子探测器和2台太阳风离子探测器联合探测地月空间环境。这八套有效载荷全部由中国科学院负责研制。

嫦娥1号卫星的有效载荷

科学目标

有效载荷配置

探测原理和科学任务

载荷技术指标

获取月球表面三维立体影像

  CCD立体相机

  获取月球表面同一地区的三条相互重叠影像带(前视影像、中视影像和后视影像),重建月表立体影像。下图是2007年11月26日根据最初19轨CCD正射影像图的一部分,绘制并公开发布第一幅月面平面图像

2007年11月26日根据最初19轨CCD正射影像图的一部分,绘制并公开发布第一幅月面平面图像

  光谱范围: 500nm~750nm
  光学通道数: 1个
  幅宽: 60 km
  基高比: ≥0.6
  成像区域: N70°~S70°
  像元空间分辨率(星下点): 120m

  激光高度计

  发射激光束到月球表面,并接收月表后向散射的激光信号,通过测量激光往返延迟时间来计算卫星到月表的距离,换算月面高程。

根据激光高度计探测数据制作的全月球DEM图(上:月球北纬45~90度;下:月球南纬45~90度)

  距离测量范围: 200km±25km
  月面足印大小: 小于Φ200m
  激光波长: 1064nm
  激光能量: 150mJ
  脉冲宽度: 5~7ns
  激光重复率: 1Hz
  接收望远镜口径: 140mm
  望远镜焦距: 538mm
  距离分辨率: 1m
  距离误差: 5m

分析月球表面元素含量和物质类型的分布特点

  干涉成像光谱仪

  获取月球表面的光谱信息,分析月球表面的物质组成

  幅宽: 25.6km
  月表像元分辨率: 200m
  成像区域: N70°~S70°
  光谱范围: 0.48mm~0.96mm
  光谱通道数: 32谱段
  像元数: 256×256(2×2像元合并后);S/N: ≥100

  γ射线谱仪

  通过测量月球表面物质发射的γ射线,获得月球表面的元素含量与分布特征。

利用γ射线获取并分析出的U元素的全月含量分布

  主探测器碘化铯晶体: φ118×78mm
  反符合晶体: 底厚30mm,侧厚30mm
  仪器能量分辨: 9%137Cs@662 keV)
  探测能量范围: 300keV-9MeV
  探测能道数: 512或1024

  X射线谱仪

  探测月球表面元素受宇宙射线激发产生的荧光X 射线能谱,获得月球表面主要元素的含量和分布

  探测器有效面积: 17cm2
  探测能区: 1~60 keV
  分辨率: ≤10%@59.5keV(硬X 射线),≤600eV@5.95keV(软X射线)
  月面本征分辨率: 170km × 170km(轨道高度为200Km 时)
  太阳监测器探测能区: 1~10 keV
  太阳监测器分辨率: ≤ 600eV@5.95keV

探测月壤特性

  微波探测仪

  测量不同波段的月球微波亮度温度,探测月壤特性,并对月球的氦-3 资源量和分布进行评估.

利用微波探测仪获取的月尘-月壤-月岩三层模型的表面亮温组成示意图

  频率(GHz): 3.0(±1%) 7.8(±1%) 19.35(±1%) 37(±1%)
  积分时间(ms): 200(±15%)
  温度分辨率(K) : ≤0.5
  线性度: ≥0.99

探测地月空间环境

  高能粒子探测器

  测量月球空间的重离子和质子的能量和通量,研究近月空间环境的变化规律。

通过高能粒子探测器获取的磁鞘中的高能粒子探测器数据

  电子: 2个能道(E1: ≥ 0.095MeV; E2: ≥ 2.2MeV)
  质子: 6个能道
  P1: 4MeV~8MeV; P2: 8MeV~15MeV;
  P3: 15MeV~32MeV; P4: 32MeV~70MeV;
  P5: 70MeV~160MeV; P6: 160MeV~400MeV

  太阳风离子探测器

  探测近月空间太阳风中的低能离子的成分及空间分布,分析平静和高速太阳风等离子体的特征量。

通过太阳风粒子探测器获取的在行星际空间中的低能离子能谱

  探测能量: 0.05~20 keV
  能道划分: 48 能道
  太阳风速度: 150~2000 km/s
  瞬时视场: 6.7o×180o
  接收角: 6.7o×15o