“嫦娥一号”完美“答卷”令各国科学家惊叹

2010年06月09日14:29  来源:《科学时报》

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  质量最高的全月球影像图和月球标准基础地图、精度和分辨率最高的全月球数字高程模型、独特的近月空间高能粒子和太阳风离子数据……

  从2007年顺利升空至今,“嫦娥一号”一直是一颗举世瞩目的耀眼“明星”,而随着各项科学探测数据和成果陆续出炉,各国科学家对“嫦娥一号”的关注程度有增无减。

  6月3日,世界各国航天局代表、国际月球探测项目专家等,趁首届世界月球会议在北京召开的契机,专程来到设于中国科学院国家天文台的探月工程地面应用系统,一睹“嫦娥一号”各项科学成果的风采。

  “‘嫦娥一号’的科学研究成果必将为世界各国后续的月球探测工作作出重要贡献。”欧空局秘书长、国际月球探测工作组执行主任伯纳德·福音接受《科学时报》记者采访时表示。

  当天,国家天文台和地面应用系统给每位到访参观的各国代表赠送了一套“嫦娥一号”科学探测数据刻录光盘。

  “这份礼物很重要,意义特殊!”伯纳德·福音手持光盘对记者说。

  “嫦娥一号”交上完美“答卷”

  6月3日,置于地面应用系统运控中心的一台会发光的月球仪引起了参观者的兴趣。

  “这是中国自己的月球仪。”中国科学院国家天文台研究员、嫦娥工程地面应用系统总设计师李春来告诉《科学时报》记者。

  2003年,中国探月工程的研究工作刚刚开始时,他们曾使用美国的月球高程数据做了一个月球仪作为礼品。由此,李春来有了一个心结:“我们一定要用‘嫦娥一号’的科学数据做一个中国自己的月球仪。”

  现在,这个心结终于被打开。

  “这是利用‘嫦娥一号’获取的全月球CCD图像数据和数字高程数据,经融合处理后制作而成的,所以它既能清晰地展现构造纹理信息,又能表达月表的地形起状况。”李春来介绍,为了做这个月球仪,他们花了大半年时间。

  “月球仪只是‘嫦娥一号’部分科学数据研究成果的一个形象展示。”中国科学院院士、绕月探测工程首席科学家欧阳自远向《科学时报》记者介绍,围绕“嫦娥一号”全球性、总体性、综合性探测月球全貌和四个科学目标,地面应用系统经过一年多的时间,对“嫦娥一号”搭载的8台有效载荷获取的约1.37TB原始数据进行数据处理和研究后,目前已获得4.2TB月球数据产品和科学成果。

  一是利用CCD立体相机获得的313轨南北纬70°以内和276轨极区的图像数据,综合589轨的数据制作出迄今为止国际上变形程度最低、位置精度最高、图像色调最一致和空间覆盖最完整的全月球影像图,将成为新的月球“标准像”——月球基础地图。

  二是利用激光高度计获得的约912万个月表测高数据,做了分辨率为3公里左右的全月球数字高程模型。同时利用覆盖全月球的“嫦娥一号”立体相机三线阵CCD数据,解算了全月球的地形数据,制作了全月球500米分辨率的三维数字地形产品。这是迄今为止分辨率最高的全月球三维地形数据。

  三是利用伽马射线谱仪获取的1103轨有效探测数据,获得了铀、钍、钾的全月球含量分布图和另外5种元素的局部含量分布。

  四是在太阳活动比较强烈达到A1级的背景下,利用X射线谱仪获得了月球局部地区镁、铝和硅的含量与分布图。

  五是利用干涉成像光谱仪共获得的706轨有效探测数据,目前已获得月表覆盖范围32个谱段的光谱分布图。汇集综合伽马射线谱仪、X射线谱仪和干涉成像光谱仪的探测数据,研制出全月球的主要矿物和主要岩石类型的分布图。

  六是利用微波辐射计共获取的1690轨探测数据,获取全月球4频段月表微波辐射亮温数据,目前已处理得到全月球不同光照条件的微波辐射亮温数据,初步反演出全月球土壤层的电磁特征、月壤层厚度并估算月壤层中氦-3的资源量。

  七是利用携带的高能粒子和太阳风离子探测器对月球轨道空间环境进行了探测,获得近月球行星际空间、月球尾迹区、地球磁鞘和地球磁尾区高能粒子和太阳风离子的成分、能谱、通量及其随时间的变化数据,发现太阳风离子的反射现象和月球的日夜交界面太阳风离子的加速特征。

  “截至目前,‘嫦娥一号’的科学研究工作应该说交出了比较完美的答卷。”欧阳自远说。

  参观国家天文台和地面应用系统后,伯纳德·福音在评价“嫦娥一号”的科学成果时表示:“能亲眼看到‘嫦娥一号’完成了如此漂亮的全月图,还有激光高度计等一系列有效载荷的的科学数据研究成果,确实让人很震惊。”

  伯纳德·福音还说,这些科学数据对开展下一步月球探测工作,如寻找月球上可能被使用的资源以及将来选择着陆区域等有重要意义。

  国际行星学会主席Steve Durst也向《科学时报》记者表示,“嫦娥一号”的科学成果很全面,“这些数据将为以后的工作,如‘嫦娥二号’等作准备”。

  深入研究工作仍在开展

  “经过一年多对‘嫦娥一号’科学研究工作的开展,我们积累了很多经验,也有许多工作仍在不断摸索中。”李春来在接受《科学时报》记者采访时表示。

  李春来向记者举例说,月球的一些基础数据,比如月球“大地水准面”、坐标系、经纬度、月表最高点和最低点等基本数据,各国和不同领域并不统一,因此有不同的数据。随着探测数据的增加和精度的提高,月球的基础数据越来越精确,大家的认识越来越统一,嫦娥工程的研究成果将对这些基础问题继续作出贡献。

  李春来说:“这些都是基础性工作,但很重要,如果标准不统一,以后无法在一个平台上作对比研究。”

  李春来说,“嫦娥一号”是我国第一次系统、深入地开展月球科学研究和数据应用。地面应用系统的研制和嫦娥数据的处理,催生了一大批标准和规范,初步建立起了我国月球探测和科学数据处理的标准体系。目前,已初步完成13项国家标准草案的整理工作。

  “这些标准规范都将作为今后探月工程科学数据研究工作的‘尺子’。”李春来说。

  李春来同时介绍,“嫦娥一号”的系统科学研究成果虽然已经陆续发布,不过这并不代表“嫦娥一号”科学研究工作的结束。

  “此后还将继续开展综合研究和深化研究工作。”李春来介绍。

  例如,地面应用系统将进一步利用光谱数据解译月表矿物和元素的含量分布;在已获全月球不同光照条件的微波辐射亮温的基础上进一步反演月壤厚度,评估氦-3资源。此外,地面应用系统正在把“嫦娥一号”上CCD相机获得的月球影像数据与激光高度计获得的月面高程数据进行融合,绘制更精确的全月球三维地图。

  欧阳自远表示,“嫦娥一号”的科学研究数据已经全部上网,希望能吸引更多感兴趣的科学家开展深入研究,更充分地利用和挖掘“嫦娥一号”卫星科学数据的价值。

  国际合作虽难但仍在积极推动

  根据探月工程科学数据发布政策,从2008年8月开始,“嫦娥一号”数据正式对外发布。截至2010年2月,向国内大学、科研单位,包括港澳和国外机构共32个单位,发布了“嫦娥一号”8种有效载荷获得的所有科学探测数据。

  自2007年11月底接收到“嫦娥一号”数据后,地面应用系统即向各载荷研制单位提供了原始探测数据和工程数据,用于在轨测试、仪器性能分析和数据处理方法改进。

  “希望组织全国力量,开展系统深入的研究。”欧阳自远说。

  据悉,数据发布一年半以来,包括有效载荷研制单位在内的大学和科研院所组织对“嫦娥一号”数据进行了系统研究,科研和应用成果已大量涌现。

  “还有许多高校和其他科研单位发表了许多相关研究成果,我们还没来得及统计。”开展“嫦娥一号”科学数据研究的科研人员在逐步增多,这是令欧阳自远倍感欣慰的一件事情。

  6月3日那天,共有13个国家拿到了“嫦娥一号”的数据。而在此之前,地面应用系统的网站上早已设立“探月工程数据发布系统”,全部数据都可免费向申请人提供。

  在欧阳自远心中还有一个愿望:希望各国的科学家能在月球探测的科学研究方面开展国际合作。

  基于航天工程的特殊性,欧阳自远坦言,相关国际合作的开展并非易事,“难也要积极推动”。

  事实上,有此想法的并非欧阳自远一人,伯纳德·福音在谈到“嫦娥二号”的工作时就认为,中国可以考虑和其他国际月球探测任务,如SMART1、LRO、月亮女神等,开展合作、对比研究,分享数据,作出科学成果。

  “现在世界又掀起了探月高潮。下一步,大家都将讨论在不同区域着陆的问题,研究月球车、月球基地以及月球资源利用等问题。我们可以考虑建立国际联合组织,来共同处理这些问题。”伯纳德·福音说。

  Steve Durst则正积极推动一项月球探测的国际合作计划——成立国际月球天文台协会(ILOA)。

  该协会以夏威夷为基础,通过在月球极区建立天文台,旨在拓展人类对宇宙的认识和观测。

  Steve Durst说,月球探索是最好的国际合作工作,尽管难以开展,但他相信合作一定会慢慢推动起来。

  事实上,他发起筹建的国际月球天文台协会的计划,已得到中国、日本、印度等国的积极响应。作为Steve Durst的好友,欧阳自远也成为国际月球天文台协会董事会成员。张巧玲

(责任编辑:徐飞(实习))
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