月船一号:月球探測器-中文百科頻道

衛星簡介

印度早在多年前就提出了登月計劃，發射繞月飛行器是這一計劃的第一步。印度打算在2011年後發射“月船2号”，并計劃把一輛月球車送達月球表面，對月球進行多項科學研究。根據與俄羅斯2007年簽署的協議，月球車将由俄羅斯制造。印度的目标是最終将印度宇航員送上月球。

科學任務

印度“月船1号”在為期2年飛行任務中，已獲得高分辨率的月球地質圖、月球礦物圖和月球地形圖，但這隻是任何月球探測活動的“基本動作”。“月船1号”千裡迢迢奔赴月球的最關鍵任務，還是尋找人類未來最可能的替代能源氦-3。

氦-3是一種非常高效的核燃料。專家計算，僅30噸氦－3便可滿足美國一年的能源需求。除此之外，氦-3非常穩定，不會發生爆炸，今後将有可能出現以其為燃料的絕對環保的核反應堆。科學家們初步估算，僅月球表層的氦-3儲量就可能高達5億噸，足以保障人類1000年内的能源需求。

科學目标

利用X射線的熒光性探測Mg，Al，Si以及可能的Ca，Ti，Fe的分布；

利用低能γ射線譜儀探測Th等放射性物質的分布及放射熱點；

确定210Pb的分布和位置，利用222Rn作為示蹤計了解氣體和揮發性的物質如何逸出月球并沉積在冷面；

利用成像譜儀确定礦産分布；

利用立體相機獲取3維影像；

利用下投式硬着陸器，測試着陸軌道與落點精度，獲得經驗。

儀器配置

超光譜圖像儀HySI——地面分辨率80m，刈幅寬度20km，譜範圍為0.4μm-0.92μm，譜分辨率小于15nm，量化等級12bit，信噪比100。可能擴展近紅外譜段範圍為2.6-3μm。重量3kg，功耗15W。

三維地貌立體測繪相機TMC——重量8kg，功耗20W，月面分辨率5米。

激光高度計LLRI——輸出激光能量20mJ，激光脈沖頻率10Hz，脈沖寬度10ns，月球表面範圍100km，重量10kg，功耗8W。

低能X射線譜儀LEX/CIXS——1-10keV。重量5.5kg，功耗15-25W。

高能X/γ射線譜儀HEX——20-250keV。重量18kg，功耗20W。

合成孔徑雷達SAR——工作頻率2GHz，7.5公斤。

紅外譜儀SIR——5公斤，功耗5W。

中性原子成像儀，硬着陸探測器——30-40公斤。

發射日期

原計劃于2007年9月發射。在2007年9月至2010年12月之間隻有一次月全蝕，對能源系統的壽命有保證。

印度第一顆繞月飛行器“月船1号”2008年10月14日晚間被安置到火箭上，10月18日火箭将被運上發射台待命。

“月船1号”于當地時間2008年10月22日上午由印度國産的極地衛星運載火箭PSLV-C11發射升空。

探月儀器

亞千電子伏原子反射分析儀

亞千電子伏原子反射分析儀對10-2000電子伏等級的低能中性原子進行診斷分析，進而成像月球表面。該儀器将完成以下科學目标：對月球表面成分進行成像，其中包括：永久陰暗區域和富含易揮發性物質區域；對太陽風表面交互反應進行成像；對由于空間侵蝕風化造成的月球表面地磁異常的成像分析；研究空間侵蝕風化現象。

有效載荷的詳細結構：從機械構成上，亞千電子伏原子反射分析儀(SARA)包括三個部分：SARA中性原子傳感器(CENA)、SARA太陽風監控器(SWIM)和SARA數字處理器(DPU)。該分析儀的總重量為3.5公斤，其中CENA重量為2公斤、SWIM重量為0.5公斤、DPU重量為1公斤。亞千電子伏原子反射分析儀是由瑞典物理空間學會和太空物理實驗室研制的。

月球礦物質繪圖儀

高清晰月球礦物質繪圖儀對礦物質成分分布狀況的繪制将提高人們對不同星體早期進化曆程的理解和認識，同時對月球資源提供高清晰度評估。科學目标：月球礦物質繪圖儀的最基本科學任務是分析描繪月球地質進化曆程中表面礦物質分布特征，該儀器還能更深入地分析其他幾個副主題，如：高地丘陵地帶、玄武岩火山、碰撞隕坑以及潛在的不穩定揮發物質等該儀器最基本的勘測任務是在高空間分辨率下評估和繪制月球表面礦物質資源的分布，從而支持未來的月球探測計劃和有目标的月球任務。

月球礦物質繪圖儀需要以下必備條件：

1、精确測量岩石和礦物質的診斷吸收特征；

2、礦物質成分反褶積的高光譜分辨率分析；

3、評估地質構造和進化的曆程的高光譜分辨率分析。

月球礦物質繪圖儀是0.7-3.0微米工作等級的高産量成像頻譜儀，它使用二維汞镉碲(HgCdTe)探測器陣列測量太陽光反射能量。有效載荷的詳細結構：采樣标準：10納米等級；空間分辨率：70米/像素(從100公裡高空)；觀察範圍：40公裡(從100公裡高空)；重量：7公斤；平均功率：13瓦。月球礦物質繪圖儀是由美國宇航局噴氣推進實驗室和布朗大學共同研制的

超光譜成像儀

科學目标：通過繪制月球表面礦物分布獲得相應的頻譜數據，由超光譜成像儀得到的數據将幫助月球表面礦物質成份的可用信息。同時，對深隕坑區域或者重要峰值記錄進行深入研究，這将有助于理解月球内部礦物質分布狀況。

有效載荷詳細結構：高能X射線頻譜儀的獨特性在于以0.4-0.95微米非常接近紅外光譜等級的32種鄰近波段繪制月球表面，其最佳光譜分辨率達到15納米，在複蓋20公裡的範圍内空間分辨率達到80米。高能X射線頻譜儀通過一個遠心折射光學儀器能夠收集從月球表面上的太陽反射光線。它的重量為4公斤，長275毫米，寬255毫米，高205毫米，是由印度空間研究組織(ISRO)研制的。

月球碰撞探測器

月球碰撞探測器重29公斤，它裝配在“月船一号”的前端甲闆上，當該飛行器抵達100公裡月球軌道時，在預選碰撞月球表面區域上空，月球碰撞探測器将在預定時間進行釋放。在下落過程中，它仍保持着螺旋穩定結構，從釋放飛行至碰撞月球表面期間總共的時間不得超過20分鐘。

科學目标：分析抵達月球某個預定區域，碰撞沖擊探頭将需要的設計、研制和部署技術；分析對于未來軟着陸月球任務中的必要技術條件；近距離對月球進行勘測。有效載荷詳細結構：月球碰撞探測器主要包括3個有效載荷：雷達測高計、視頻成像系統和質譜儀。其外形長、寬、高分别為：375毫米、375毫米和470毫米。

雷達測高計：測量月球碰撞探測器在月球表面上空的高度，評估未來着陸任務中所必需的技術條件。該裝置的頻率波段為4.3GHz±100MHz。視頻成像系統：探測器在下降過程中，獲得月球表面的圖像；該視頻成像系統包含着帶有視頻解碼器的一種類似CCD照相機的成像裝置。質譜儀：這種設計精湛的四極質譜儀具有0.5amu(原子單位)質量分辨率，同時在下降過程中可測量對月球大氣10-15托(真空度單位)等級壓力産生敏感反應。

月球激光測距儀

科學目标：提供“月船一号”探測器距離月球表面的精确高度，測量月球全球地形。獲得月球引力場的改良模型，對地形繪制攝像儀和超光譜成像儀的數據進行補充。地形學是對于任何行星體數量級描述中最基本的測量要求。結合引力作用、地形學将繪制出地表之下不規則礦物質密度結構。一顆行星的外形和内部結構的信息，将有助于我們理解行星進化過程中的受熱曆程。使用激光等級儀器對月球進行高度米制繪圖，将有助于研究大型盆地的形态學和其他月球特征，比如：研究壓力、張力和岩石圈的曲率，結合重力研究将證實月球外殼的密度分布。

有效載荷詳細結構：月球激光測距儀操作時即不采用斷面或者掃描模型，而是使用光脈沖照亮月球地形。1064納米波長的連續光脈沖，其脈沖寬度為10毫微秒在月球表面進行傳輸。該裝置的重量少于10公斤，是由印度空間研究組織(ISRO)研制的

微型合成孔徑雷達

科學目标：探測月球極地地下幾米的永久陰暗區域是否存在冰水。雖然之前獲得的月球土壤樣本顯示月球非常幹燥，然而這段時間裡發現顯示冰水物質可能存在于月球極地位置，這是由于月球的轉動軸垂直于黃道平面，月球極地包括着永久處于黑暗的區域。這将導緻形成“冰冷陷阱”地區，這裡從來得不到太陽光的照射，其溫度可能僅為零下223-零下203攝氏度。包含着水珠的礦物質結構彗星殘骸和隕星時常墜落在月球表面，雖然其中多數的水分已在太空中蒸發消失，但是如果水分子找到合适的“冰冷陷阱”，随着地質時間的流失，具有顯着數量的水分将累積起來。

微型合成孔徑雷達将繪制出月球上所有永久陰暗地區，無論是否有太陽光進行照射，或者太陽光照射角度是否合适。該裝置将以45度入射角進行觀測，記錄回聲定位數據結果。

有效載荷詳細結構：該裝置将用于傳輸右圓偏振(RCP)數據和接收左圓偏振(LCP)和右圓偏振數據，在電子散射儀模式下，微型合成孔徑雷達可以測量RCP和LCP對于月球表面軌道最低點測高痕迹的響應；在輻射計模式下，該裝置能夠測量月球表面射電發射系數。它在2.38G赫茲頻率下工作，每像素的分辨率為75米，重量為6.5公斤。

近紅外頻譜儀

近紅外頻譜儀對月球表面勘測的科學任務主要有以下6點：

1、詳細分析月球表面不同地質/礦物質和地形學結構；

2、研究地殼礦物質的垂直分布；

3、研究月球上的隕坑、表面陰暗區以及彈坑形成；

4、勘測月球表面的“空間氣候”；

5、勘測月球表面礦物質資源，為未來月球登陸和探測做準備。

确定月球地殼和地幔化學成分是行星學研究的一個重要目标。近紅外頻譜儀将診斷不同礦物質和冰物質的吸收波段，科學家們認為月球表面上可能存在的冰物質的吸收波段位于近紅外線等級。因此，采用近紅外線儀器測量岩石将顯着地匹配礦物質的鑒别。

有效載荷的詳細情況：近紅外頻譜儀在主鏡和次鏡的幫助下可收集反射在月球上的太陽光，這些太陽光将穿過一個光學纖維到達近紅外頻譜儀的傳感器頭，并對光栅産生打擊效應。這些到達近紅外頻譜儀的太陽光最終被光栅分散開來，該頻譜儀包括一排感光像素，能夠測量被分散光線在不同波長範圍的密度，并生成一種電子信号能夠由實驗電子儀器進行閱讀和處理。譜頻儀的波長範圍複蓋在0.93-2.4微米，空間分辨率為6納米。

高能X射線頻譜儀

高能X射線頻譜儀能夠複蓋探測到月球上30-250千電子伏範圍的高X射線活動區域，這是第一次使用較強能量分辨率探測器對月球表面X射線能量活動進行光譜分析的實驗。該頻譜儀實驗主要的任務是在月球表面238鈾和232钍放射性衰減過程中，研究以上X射線能量範圍的變化。

科學目标：由于不穩定性222氡元素的轉移變遷，測定月球極地區域額外的210鉛分布，222氡是238鈾衰減的産物，這項研究将暗示其他諸如水等易揮發性物質在月球上的進化變遷曆程；通過對不同月球地形特征進行綜合分析探測其他的放射性能量，對30-250千電子伏X射線活動區域的基礎性特殊/完整信号的化學成份進行分析；由于鉛-212和鉛-214的衰減，通過探測其輻射能量狀況，進而鑒别高鈾或钍元素濃度的區域；從一項離散連續統一體背景性研究中，探測不同月球地形化學成份鑒定的可能性。

有效載荷詳細結構：高能X射線頻譜儀是由9層碲化镉鋅(CZT)排列而成，每層長4厘米，寬4厘米，厚度為5毫米，拍攝分辨率為256象素。采用應用特殊綜合電路(ASICs)将每兩個相鄰的碲化镉鋅排列層連接起來，便可實現頻譜數據的“閱讀”，使每層碲化镉鋅排列層具有自觸發控制能力。據悉，高能X射線頻譜儀是由印度空間研究組織(ISRO)研制的。

輻射計量監控器

輻射計量監控器将對近月球空間的粒子流量、射線劑量等級、沉積的能量光譜和放射性環境進行質量級和數量級的分析。科學目标：在月球軌道測量粒子流量、沉積的能量光譜、沉積的吸收射線劑量；提供在月球不同高度和緯度對射線劑量分布的評估；對月球接近銀河系、太陽宇宙放射物和太陽粒子等事件的環境的屏蔽特征評估分析；在“月船一号”任務中對月球勘測中研究放射性危害，所獲得的數據将用于評估放射性環境和未來有人月球任務的屏蔽必要條件。

有效載荷的詳細情況：輻射計量監控器是一個微型頻譜儀-放射量測定器，它包括：1個厚度為0.3毫米的半導體探測器、1個感光無線電前置放大器和兩個微型控制器。半導體探測器的重量為0.1398克，脈沖分析技術可用于獲得沉積能量光譜，以後可以轉換成為矽探測器中沉積的射線劑量和流量。每次輻射計量監控器工作的周期是30秒。據悉，輻射計量監控器是由保加利亞科學研究院研制的。

成像X射線頻譜儀

科學目标：成像X射線頻譜儀的最初目标是實現高質量X射線頻譜儀繪制月亮表面，從而揭示月球進化和起源的關鍵性因素。該頻譜儀采用X射線熒光技術(1.0-10千電子伏)測量月球表面上鎂、矽、鋁、鈣、鐵和钛等基本元素的分布狀況。

有效載荷詳細結構：成像X射線頻譜儀被設計成纖薄、低輪廓結構的探測器，該裝置采用這段時間裡研制的掃頻載荷裝置(SCD)X射線傳感器裝配在黃金或銅質瞄準儀和鋁或聚碳酸酯薄膜濾光器的後側。它可以提供較好的X射線探測能力、頻譜分析和空間測量能力，也可以在室溫條件下操作。

成像X射線頻譜儀上配備着一個防屏蔽外殼可以在途經地球輻射帶以及一些輻射粒子事件中時起到保護作用，為了在記錄月球上太陽X射線變遷情況，該頻譜儀需要探測月球表面完全的元素分布狀況，它還裝配一個X射線太陽監控器。在通常的太陽活動狀況下，成像X射線頻譜儀能夠探測到月球上的鎂、鋁和矽；在太陽耀斑活動期，很可能會探測到鈣、钛和鐵元素。

據悉，“月船一号”上的成像X射線頻譜儀(CIXS)的設計是基于歐洲SMART-1探測器上的D-C1XS裝置，與D-C1XS相比，成像X射線頻譜儀能夠在以下狀況下進行深入性勘測：當X射線信号顯着提高，在太陽活動頻繁周期觀測月球；在較少時間内抵達繞月軌道，因此接受較少的放射線損傷；在距離月球表面100千米位置接近橢圓極軌道對月球進行觀測。“月船一号”成像X射線頻譜儀是由英國盧瑟福-阿普爾頓實驗室和印度空間研究組織(ISRO)共同研制的，部分有效載荷是印度空間研究組織為匹配“月船一号”的科學目标而設計的。

衛星指标

極軌衛星運載（PSLV）送入100km月球軌道的能力為540kg，衛星幹重440kg，軌道維持2年的燃料重量46kg，科學儀器總重量為51.1-56kg。太陽電池能力670W，衛星維持功耗158W，成像時功耗234-276W。18Ah锂離子電池，6.5kg。固态大容量存儲器，40Gb。軌道高度100km，傾角為90°，周期117.6分鐘。相鄰兩軌在赤道的軌迹寬度為32.62km。

事故介紹

印度空間研究組織8.29日發表說，印度當天淩晨突然與該國首個月球探測器“月船一号”失去了無線電聯系！印度首個月球探測器“月船1号”29日與地面失去聯系後，印度空間研究組織發言人薩蒂什表示，如果仍不能與“月船1号”取得聯系，該組織可能被迫放棄這一探測器。據印度亞洲通訊社報道，印度空間研究組織29日發表聲明說，當地時間29日1時30分，“月船1号”與地面站突然失去無線電聯系，地面站最後一次接收到探測器發回數據的時間是29日零時25分。

薩蒂什說，地面站此後多次與“月船1号”聯系，但均告失敗。該探測器的天線已停止工作。薩蒂什說：“如果仍然無法與探測器建立無線電聯系，我們可能不得不放棄該探測器。失去控制的‘月船1号’可能會在某個時候墜毀月球表面。”這一事故，說明了印度的空間技術仍不成熟，還需加強。“月船1号”于2008.10月發射升空，計劃繞月運行兩年。2009.7月，“月船1号”的星體傳感器曾發生嚴重故障，一度影響探測器的定向導航。