“嫦娥一号”拍摄中国首张全月图即将公布

　　“嫦娥一号”还好吗

　　文/《瞭望》新闻周刊记者孙英兰

　　设计工作寿命为一年的“嫦娥一号”大限已至，欧阳自远认为：“只要它自身携带的燃料能够支持卫星在完成变轨任务时所需要的能量，就可以一直工作下去。”

　　一年前的10月24日，中国首颗人造绕月探测卫星“嫦娥一号”发射升空。带着国人千年的探月梦想，一飞冲天的“嫦娥”经过13天14小时19分的飞行，最终进入环月球轨道，成功绕月，这是中国航天科技史上具有划时代意义的大事。如今，“嫦娥飞天”已近一年，她在遥远的太空还好吗？是否一切正常？

　　“她很好，她的情况很好，一切工作正常。”似乎是对本刊记者问候的回应，中国绕月探测工程月球应用科学首席科学家欧阳自远院士一连声地说。在“嫦娥一号”月球探测卫星发射一周年的前夕，欧阳自远再次接受了《瞭望》新闻周刊的专访。

　　将公布中国第一张全月球影像图

　　秋日的北京，风清云淡。10月23日一早，当《瞭望》新闻周刊记者赶到中科院国家天文台时，欧阳自远已等候在他的办公室。

　　指着办公桌上一本厚厚的、印刷精美的图册，欧阳自远笑着告诉本刊记者：“这里收藏的全部是"嫦娥一号"卫星传送回来的照片，有很多还没有对外正式公布呢。”

　　在“嫦娥一号”卫星拍摄的这本图册中，记者看到了2007年11月26日正式对外公布的、“嫦娥一号”卫星传送回来的第一张月面图片。据欧阳自远介绍，这张月面图，图幅宽约280公里，长约460公里，位于月表东经83度到东经57度，南纬70度到南纬54度。图像覆盖区域属月球高地，分布有不同大小、形态、结构和形成年代的撞击坑。“当"嫦娥"进入月球轨道、各项参数检测正常后，地面指令立体相机开始拍摄，经过3秒钟信号的往返，中国拍摄的第一张清晰的月球图片立即呈现在大屏幕上，经过三天三夜连续拍摄，利用最早拍摄的19轨的一小部分拼接合成了第一张月面图。”

　　图册中还有很多是“嫦娥”在不同时间段拍摄的山脉、撞击坑等影像图片，其中还有一些是以张衡、祖冲之、郭守敬、李白等古代中国人的名字命名的撞击坑。

　　欧阳自远介绍说，撞击坑是月球表面最常见的地貌单元，星罗棋布的撞击坑也是月球表面最显著的特征，是具有固体外壳的行星与小行星表面最常见到的特征，尤其是那些具有放射线影像的撞击坑更引人注目。撞击坑的直径差别很大，小的只有厘米级大小甚至更小，大的可达上千千米。

　　在图册当中，有一对开页上写有“全月球影像图”。欧阳自远告诉本刊记者，这张由“嫦娥一号”卫星拍摄的全月图，很快将对外公布。

　　“这是由"嫦娥一号"卫星拍摄的313轨照片拼接以后的合成照片，包括月球的南北极区。我们请了全国测绘学、制图学和遥感科学应用方面的院士、专家来鉴定这张图，专家们认为，我们的制图方法是科学的；这张图是目前世界上现已公布的各种月球影像图中最为清晰、层次分明、最精确的一张全月球影像图。”

　　欧阳自远介绍说，“嫦娥一号”卫星拍照的方式与人们日常拍照的概念有很大不同。卫星拍摄的每一轨图像呈带状，对应月面上宽60公里。卫星绕月球飞行一圈为“一轨”，每一轨大约10900公里长，用时约127分钟。“一轨图像”指的是“嫦娥”携带的CCD立体相机利用自身的镜头，采用三线阵推扫的成像方式，获取前视、正视和后视三条连续的二维图像。换句话说，目标区域被从正上方和两个侧面分别拍摄，这样便可以制作出立体图像。“再融合激光高度计已经获得的800多万个高程数据制作的全月球数值高程模型图，就可以制作出更为精确的月球三维立体影像图。目前这项工作还在继续进行。”

　　被称为“嫦娥一号”卫星上特殊“激光眼”的激光高度计，是我国自主研发的第一个太空激光高度计。这双“激光眼”每隔一秒发射一束激光，在月球表面留下一个约100米直径的印记后，便在千分之一秒内反射回来，由卫星实时处理并向地球传回测到的大量数据，为中国即将实施的软着陆月球探测计划找寻最佳的落脚点提供科学依据。

　　“嫦娥一号”正逐步实现预定任务

　　众所周知，我国目前的月球探测属于不载人月球探测“绕、落、回”三期当中的第一期，即绕月阶段。“绕”就是指发射绕月探测卫星，对月球进行全球性、整体性和综合性探测。为实现绕月探测任务，“嫦娥一号”卫星上装有我国自主研发成功的8台套24件科学仪器，包括CCD立体相机、激光高度计、伽玛射线谱仪、X射线谱仪、微波辐射计、高能粒子和低能离子探测器等。

　　“嫦娥一号”预定的科学探测任务主要有四项：一是获取全月球表面三维立体影像，精细划分月球表面的基本地形和地貌单元，进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究，为类地行星表面年龄的划分、地质构造区划和早期演化历史研究提供基本数据，并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等。

　　二是探测月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点，主要是勘察月球表面有开发利用前景的钛、铁等14种元素的含量和分布，绘制各元素的全月球分布图，月球主要矿物和岩石类型与分布专题图等，发现各元素在月表的富集区，评估月球矿产资源的开发利用前景等。

　　三是探测月壤特性，利用微波辐射技术，获取月球表面亮度温度分布，反演月壤的厚度，推算月球表面的年龄及其分布，并在此基础上，估算全月球月壤中核聚变发电燃料氦-3的分布及资源量等。

　　四是探测地-月空间环境。月球与地球平均距离为38万公里，处于地球磁场空间的远磁尾区域，卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体，研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用等。

　　据欧阳自远介绍，“嫦娥”奔月的四大任务正在按计划有序进行。其中，第一项任务，根据“嫦娥一号”卫星拍摄的数据合成拼接的第一张全月球表面影像图已经完成并即将对外发布；“获取全月球表面三维立体影像”的工作，将利用全月球表面影像图，加上三线阵的图像，再与激光高度计的数据融合，制作全月球表面三维立体影像。

　　针对第二项任务，科研人员正在把卫星上用伽玛射线谱仪、X射线谱仪和成像光谱仪等科学仪器获取的大量数据结合起来，以研究月球上有用元素的成分、矿物组成和岩石类型。“目前已经能够做出几个元素的分布图，但不全，正在积累数据。时间越长积累的数据越多，我们作出的分布图的精度就会更高。”

　　第三项目标任务在进行当中：科研人员用微波探测仪探测月球土壤特征如亮度温度等并据此反演月球土壤的厚度，现在已有充分的数据积累，正在做分析、建立模型的工作。对于地-月空间环境的探测，欧阳自远认为探测得越多越好，“我们需要这方面的数据积累”。

　　说起“嫦娥”的种种表现，欧阳自远如数家珍。最不能让他忘怀的是“嫦娥一号”如期进入月球引力场被月球捕获的瞬间，他和我国绕月探测工程总设计师、运载火箭与卫星技术专家孙家栋院士忘情地拥抱在一起的那一刻。欧阳自远解释说，月球探测是一项高风险的科学探索，中国的探月工程也不例外。就“嫦娥一号”卫星而言，主要风险是发射、星箭分离和环月前卫星多次的变轨能否准时、精确地完成，而最为关键的是第一次近月点变轨，即卫星进入月球轨道被月球捕获。

　　“当时"嫦娥"走了大约10天最接近月亮，在距地球38万公里的太空，我们无法预知月球是否能抓住"嫦娥"，而能不能被月球"抓"住，关系到绕月探测的成败。因为当卫星距月球200公里时，要减速、调整飞行轨道、姿态、位置以达到被月球捕获，这都需要严密的科学计算，这也是检验我们科技水平的关键的关键。如果减速慢了，卫星就很可能与月球相撞；而速度快了，又有可能与月球擦肩而过。那时，心都提到嗓子眼儿了，担心死了。当听到"嫦娥"被月球捕获的报告，我们真的是老泪纵横啊！”

　　“总体上看，"嫦娥"目前的状况非常好，表现是令人满意的。”说到“嫦娥”这一年来的表现，已逾古稀之年的欧阳自远脸上露出欣慰的笑容。

　　他告诉本刊记者，“嫦娥一号”卫星上携带的科学仪器传送回来的大量数据，已经有关方面批准，免费提供给国内提出申请的大学和科研院所。他透露说，目前已成立了一个由69所大学和30个研究所的专家参加的“绕月探测科学数据应用专家委员会”，旨在通过这些专家了解所在单位科研人员对探测数据的需求，以便有针对性地提供给他们，目前委员会已接到了50多份申请。“这些昂贵的数据来之不易，我们不能垄断，而要资源共享，使有志于此的科研人员也能享用这些宝贵的资料，希望他们能从这些数据中，做出高水平的科研成果，并藉此培养一批从事这方面研究的科技人才。”

　　据本刊了解，“嫦娥一号”的设计工作寿命是一年，她在完成环月探测任务之后将不再返回地球。如今，“大限”将至，“嫦娥一号”卫星是否能像美国“勇气号”一样超期服役呢？

　　对此，欧阳自远认为，“只要它自身携带的燃料能够支持卫星在完成变轨任务时所需要的能量，就可以一直工作下去。”对于卫星最后是否会采取撞击月球的方式结束自己的任务，欧阳自远表示，专家对此已经早有预案，还需要深化论证。

　　中日印探月各有千秋

　　在太空深处，“嫦娥一号”正在按预定轨道绕月运行着，与她作伴的是100公里外的“KAGUYA”（月亮女神）号月球探测卫星，这是日本在去年9月14日发射的月球卫星。继中日两国之后，今年10月22日，印度“月船一号”月球探测卫星成功发射。

　　“总的看来，三个国家探月的科学目标非常相似。不外乎第一探测月球的地形、地貌，制作立体图，第二测量月球表面各种化学组成、矿物成分和岩石类型，第三探测月球空间环境。但三个国家的探月又各具特色、各有千秋。”欧阳自远评价说，“我们的"嫦娥一号"是在世界上首次利用微波的方法探测月壤特性；日本的"月亮女神"号携带了2个子卫星，在世界上首次探测月球背面的重力场；而印度的绕月卫星携带了一个29千克的撞击器，以期撞击月球时拍摄照片、测定气体成分，很有特色。”

　　“日本科学家花了很大力气要精确测量月球的重力场，包括重力场的结构与分布。"嫦娥一号"也可以根据轨道的测量结果来反演月球的重力场，但这不是我们的科学目标。我们是用微波辐射计探测月球表面的微波辐射特征，计算月球表面的亮度温度，反演月球土壤层的厚度，进一步估算氦-3的资源量。月壤的厚度代表月球演化的重要经历，这方面的工作日本和印度的科学家没有做。”欧阳自远介绍说。

　　据《瞭望》新闻周刊了解，日本的“月亮女神”号探测器包括一个主卫星和两颗“辅助”卫星，共装有14个探测设备，包括成像仪、雷达探测器、激光测高仪、X射线荧光光谱仪和伽马射线分光仪，目的是获得月球起源和演变的科学数据，以改进未来的月球探测技术。在设计上，这些设备将探测月球表面地形、月球表面的矿物与化学组成、月球空间的环境和月球重力场与物质分布的不均一性。它还携带有一架高清晰电视摄像机，用于拍摄地球在月球地平线上运行的图像。“月亮女神”号将绕月球轨道运行1年左右时间。

　　印度近日发射的“月船一号”探测器重约1380公斤，搭载11件载荷，5个为印度自行研制建造，另外6个来自于美国、欧洲航天局和保加利亚。今年6月，印度太空研究组织（ISRO）完成了“月船一号”探测器上11台仪器的集成。它将通过高精度遥感装置在绕月轨道上探测月球表面，绘制三维地图和月球成分图。预计将经过8天近39万公里的飞行，到达月球上空约100公里的绕月轨道。印度科学家还设计了一个由卫星携带的小型探测器撞击月球表面的任务，小型探测器携带相机和质谱计，拍摄撞击过程并探测撞击后的气体成分。美国的“月球勘探者号”曾在任务结束后撞击月球，希望能发现和证实月球表面的水冰，但没有达到期望的结果。

　　印度ISRO的官员表示，“月船一号”在探索月球的任务中将集中体现不同寻常的国际合作特色。印度媒体8月24日报道，俄罗斯、西班牙和美国将帮助“月船一号”进行深空跟踪任务。美国NASA航天局还将帮助印度接收数据。

　　印度媒体普遍认为，“月船一号”探月卫星的发射具有重要意义，将进一步提升印度的国家实力。“印度的绕月卫星项目比日本和中国落后一步，登月工程就要抢先中国和日本两步！”这是印度空间研究院“月船一号”项目总指挥米尔施瓦米安纳杜拉伊去年说出的豪言壮语。国际舆论对印度的登月计划充满期待，印度也一再强调要赶在中国的前面，并预备在2020年前把航天员送上月球，“月船一号”就是印度雄心勃勃的探月计划的第一步。据悉，印度“月船二号”的相关准备工作也已经开始。该项目计划在2011年至2012年向月球表面发射一个着陆器，精细探测月球表面。目前，ISRO已经与俄罗斯航天局签署了合作协议。

　　我国探月工程二期也已经正式立项，正在为实施作准备。此前，本刊记者曾在有关方面了解到，探月二期工程预计在2012年发射软着陆器和月球车，软着陆器在着陆区进行就位探测，月球车进行巡视探测。据悉，月球车是中国自主研发的月面巡视探测器，是集航天系统工程和智能机器人为一体的复杂航天器，具备地-月遥控能力，有独立驱动的“六轮摇臂式行走系统。”

　　对于目前三个国家分别进行的探月计划是否会形成相互竞争的局面，欧阳自远认为，中国、日本、印度三国在共同探测月球方面必将走向合作。因为每个国家的探月工程都有自己的特色和贡献，要相互交流，取长补短，“这也有利于彼此促进，更好地提高和充实人类对月球的认识。” (来源：《瞭望》新闻周刊)