[科普中国]-月船-1探测器

总体概括基本介绍

印度10月22日成功地发射了其首个月球探测器 “月船 ” 1， 从而大大提升了该国的航天实力。 发射是当地时间上午6时22分在印东南沿海斯里哈里科塔岛上的萨迪什·达万航天中心进行的， 采用的是国产 “极轨卫星运载器 ”（PSLV） 火箭的一种改进型号PSLV-XL （飞行代号PSLV-C11）。 火箭在起飞19分钟后将探测器送入一条绕地球运行的转移轨道 。 这是PSLV火箭1993年以来的第14次发射， 也是印度首次向地球轨道以外发射航天器 。 按计划 ， 在发射成功后， 探测器要采用自带的液体发动机进行一系列机动， 定于11月8日进入绕月飞行轨道1。

“月船” 1被送入一条近地点255公里、 远地点22860公里的椭圆形轨道。 在此之后， 探测器上的液体远地点发动机将先后5次点火工作， 以抬升轨道， 使其更靠近月球轨道。 最后一次点火工作预计将把探测器送入近地点
1019公里、 远地点386194公里的地球轨道， 从而使探测器能被月球引力捕获。 进入月球轨道后，发动机将再点火工作4次， 把轨道逐步降低到100公里的工作轨道1。

“月船”1是印度第一项月球探测任务，用于在可见光、近红外、X射线和低能伽马射线谱段内对月面进行高分辨率遥感。这一任务将利用最早选定的几种有效载荷来完成。除此之外，有10公斤左右的有效载荷重量和10瓦的电力被留给了招标项目。探测器将工作在月球极轨道上，轨道高度约100公里。它采用印度国产的卫星平台，将在2007～2008年前后利用国产的“极轨卫星运载器”（PSLV）发射，预定工作寿命为2年。该项目将耗资38.6亿卢比（合8300万美元）。探测器入轨重量525千克，发射重量1050公斤2。

任务目标“月船” 1将在绕月轨道上开展两年的探测活动， 旨在详细研究 月 面 的 矿 物 学 、 化学 和 地 形 学 特 征1 。此项探测任务的目标是进行月球地物的三维高分辨率测绘，并利用成套的遥感有效载荷测绘包括放射性核素在内的各种矿物和化学元素在整个月面上的分布情况。所获得的新数据将有助于揭示有关月球乃至太阳系起源和演化的奥秘2。

性能数据搭载仪器概况探测 器 上 携 带 了 11台 科学仪器， 其中5台由印度本国建造， 其余6台由国外提供 （欧空局3台， 美国航空航天局2台 ， 保 加 利 亚 1 台 ） 。在 正 式 开 始 测 绘 前 ，它 将 把 一 个 称 为 “撞月探测器” （MIP） 的撞 击 探 测 装 置 发 送 到月面上， 以使印度科学家取得未来着陆探测的相关经验。 探测器呈立方体状 ， 边长约1.5米 ， 发射重量1380公斤， 进入月球轨道重量675公斤 ， “撞月探测器 ”释放后重523公斤1。

卫星指标极轨卫星运载（PSLV）送入100km月球轨道的能力为540kg，卫星干重440kg，轨道维持2年的燃料重量46kg，科学仪器总重量为51.1-56 kg。

太阳电池能力670W，卫星维持功耗158 W，成像时功耗234-276W。

18Ah 锂离子电池，6.5kg。

固态大容量存储器，40Gb。

轨道高度100 km，倾角为90°，周期117.6分钟。相邻两轨在赤道的轨迹宽度为32.62 km1。

探月仪器亚千电子伏原子反射分析仪亚千电子伏原子反射分析仪对10-2000电子伏等级的低能中性原子进行诊断分析，进而成像月球表面。该仪器将完成以下科学目标：

对月球表面成分进行成像，其中包括：永久阴暗区域和富含易挥发性物质区域；对太阳风表面交互反应进行成像；对由于空间侵蚀风化造成的月球表面地磁异常的成像分析；研究空间侵蚀风化现象。

有效载荷的详细结构：从机械构成上，亚千电子伏原子反射分析仪(SARA)包括三个部分：SARA中性原子传感器(CENA)、SARA太阳风监控器(SWIM)和SARA数字处理器(DPU)。该分析仪的总重量为3.5公斤，其中CENA重量为2公斤、SWIM重量为0.5公斤、DPU重量为1公斤。亚千电子伏原子反射分析仪是由瑞典物理空间学会和太空物理实验室研制的3。

月球矿物质绘图仪高清晰月球矿物质绘图仪对矿物质成分分布状况的绘制将提高人们对不同星体早期进化历程的理解和认识，同时对月球资源提供高清晰度评估。

科学目标：月球矿物质绘图仪的最基本科学任务是分析描绘月球地质进化历程中表面矿物质分布特征，该仪器还能更深入地分析其他几个副主题，如：高地丘陵地带、玄武岩火山、碰撞陨坑以及潜在的不稳定挥发物质等

该仪器最基本的勘测任务是在高空间分辨率下评估和绘制月球表面矿物质资源的分布，从而支持未来的月球探测计划和有目标的月球任务。

月球矿物质绘图仪需要以下必备条件：

1、精确测量岩石和矿物质的诊断吸收特征；

2、矿物质成分反褶积的高光谱分辨率分析；

3、评估地质构造和进化的历程的高光谱分辨率分析。

月球矿物质绘图仪是0.7-3.0微米工作等级的高产量成像频谱仪

它使用二维汞镉碲(HgCdTe)探测器阵列测量太阳光反射能量。

有效载荷的详细结构：采样标准：10纳米等级；空间分辨率：70米/像素(从100公里高空)；观察范围：40公里(从100公里高空)；重量：7公斤；平均功率：13瓦。月球矿物质绘图仪是由美国宇航局喷气推进实验室和布朗大学共同研制的3。

超光谱成像仪科学目标：通过绘制月球表面矿物分布获得相应的频谱数据，由超光谱成像仪得到的数据将帮助月球表面矿物质成份的可用信息。同时，对深陨坑区域或者重要峰值记录进行深入研究，这将有助于理解月球内部矿物质分布状况。

有效载荷详细结构：高能X射线频谱仪的独特性在于以0.4-0.95微米非常接近红外光谱等级的32种邻近波段绘制月球表面，其最佳光谱分辨率达到15纳米，在覆盖20公里的范围内空间分辨率达到80米。高能X射线频谱仪通过一个远心折射光学仪器能够收集从月球表面上的太阳反射光线。它的重量为4公斤，长275毫米，宽255毫米，高205毫米，是由印度空间研究组织(ISRO)研制的3。

月球碰撞探测器月球碰撞探测器重29公斤，它装配在“月船一号”的前端甲板上，当该飞行器抵达100公里月球轨道时，在预选碰撞月球表面区域上空，月球碰撞探测器将在预定时间进行释放。在下落过程中，它仍保持着螺旋稳定结构，从释放飞行至碰撞月球表面期间总共的时间不得超过20分钟。

科学目标：分析抵达月球某个预定区域，碰撞冲击探头将需要的设计、研制和部署技术；分析对于未来软着陆月球任务中的必要技术条件；近距离对月球进行勘测。

有效载荷详细结构：月球碰撞探测器主要包括3个有效载荷：雷达测高计、视频成像系统和质谱仪。其外形长、宽、高分别为：375毫米、375毫米和470毫米。

雷达测高计：测量月球碰撞探测器在月球表面上空的高

度，评估未来着陆任务中所必需的技术条件。该装置的频率波段为4.3GHz±100MHz。

视频成像系统：探测器在下降过程中，获得月球表面的图像；该视频成像系统包含着带有视频解码器的一种类似CCD照相机的成像装置。

质谱仪：这种设计精湛的四极质谱仪具有0.5amu(原子单位)质量分辨率，同时在下降过程中可测量对月球大气10-15托(真空度单位)等级压力产生敏感反应3。

月球激光测距仪科学目标：提供“月船一号”探测器距离月球表面的精确高度，测量月球全球地形。获得月球引力场的改良模型，对地形绘制摄像仪和超光谱成像仪的数据进行补充。地形学是对于任何行星体数量级描述中最基本的测量要求。结合引力作用、地形学将绘制出地表之下不规则矿物质密度结构。一颗行星的外形和内部结构的信息，将有助于我们理解行星进化过程中的受热历程。使用激光等级仪器对月球进行高度米制绘图，将有助于研究大型盆地的形态学和其他月球特征，比如：研究压力、张力和岩石圈的曲率，结合重力研究将证实月球外壳的密度分布。

有效载荷详细结构：月球激光测距仪操作时即不采用断面或者扫描模型，而是使用光脉冲照亮月球地形。1064纳米波长的连续光脉冲，其脉冲宽度为10毫微秒在月球表面进行传输。该装置的重量少于10公斤，是由印度空间研究组织(ISRO)研制的3。

微型合成孔径雷达科学目标：探测月球极地地下几米的永久阴暗区域是否存在冰水。虽然之前获得的月球土壤样本显示月球非常干燥，然而这段时间里发现显示冰水物质可能存在于月球极地位置，这是由于月球的转动轴垂直于黄道平面，月球极地包括着永久处于黑暗的区域。这将导致形成“冰冷陷阱”地区，这里从来得不到太阳光的照射，其温度可能仅为零 下223-零下203摄氏度。包含着水珠的矿物质结构彗星残骸和陨星时常坠落在月球表面，虽然其中多数的水分已在太空中蒸发消失，但是如果水分子找到合适的“冰冷陷阱”，随着地质时间的流失，具有显著数量的水分将累积起来。

微型合成孔径雷达将绘制出月球上所有永久阴暗地区，无论是否有太阳光进行照射，或者太阳光照射角度是否合适。该装置将以45度入射角进行观测，记录回声定位数据结果。

有效载荷详细结构：该装置将用于传输右圆偏振(RCP)数据和接收左圆偏振(LCP)和右圆偏振数据，在电子散射仪模式下，微型合成孔径雷达可以测量RCP和LCP对于月球表面轨道最低点测高痕迹的响应；在辐射计模式下，该装置能够测量月球表面射电发射系数。它在2.38G赫兹频率下工作，每像素的分辨率为75米，重量为6.5公斤3。

近红外频谱仪近红外频谱仪对月球表面勘测的科学任务主要有以下6点：

1、详细分析月球表面不同地质/矿物质和地形学结构；

2、研究地壳矿物质的垂直分布；

3、研究月球上的陨坑、表面阴暗区以及弹坑形成；

4、勘测月球表面的“空间气候”；

5、勘测月球表面矿物质资源，为未来月球登陆和探测做准备。

确定月球地壳和地幔化学成分是行星学研究的一个重要目标。近红外频谱仪将诊断不同矿物质和冰物质的吸收波段，科学家们认为月球表面上可能存在的冰物质的吸收波段位于近红外线等级。因此，采用近红外线仪器测量岩石将显著地匹配矿物质的鉴别。

有效载荷的详细情况：近红外频谱仪在主镜和次镜的帮助下可收集反射在月球上的太阳光，这些太阳光将穿过一个光学纤维到达近红外频谱仪的传感器头，并对光栅产生打击效应。这些到达近红外频谱仪的太阳光最终被光栅分散开来，该频谱仪包括一排感光像素，能够测量被分散光线在不同波长范围的密度，并生成一种电子信号能够由实验电子仪器进行阅读和处理。谱频仪的波长范围覆盖在0.93-2.4微米，空间分辨率为6纳米3。

高能X射线频谱仪高能X射线频谱仪能够覆盖探测到月球上30-250千电子伏范围的高X射线活动区域，这是第一次使用较强能量分辨率探测器对月球表面X射线能量活动进行光谱分析的实验。该频谱仪实验主要的任务是在月球表面238铀和232钍放射性衰减过程中，研究以上X射线能量范围的变化。

科学目标：由于不稳定性222氡元素的转移变迁，测定月球极地区域额外的210铅分布，222氡是238铀衰减的产物，这项研究将暗示其他诸如水等易挥发性物质在月球上的进化变迁历程；通过对不同月球地形特征进行综合分析探测其他的放射性能量，对30-250千电子伏X射线活动区域的基础性特殊/完整信号的化学成份进行分析；由于铅-212和铅-214的衰减，通过探测其辐射能量状况，进而鉴别高铀或钍元素浓度的区域；从一项离散连续统一体背景性研究中，探测不同月球地形化学成份鉴定的可能性。

有效载荷详细结构：高能X射线频谱仪是由9层碲化镉锌(CZT)排列而成，每层长4厘米，宽4厘米，厚度为5毫米，拍摄分辨率为256象素。采用应用特殊综合电路(ASICs)将每两个相邻的碲化镉锌排列层连接起来，便可实现频谱数据的“阅读”，使每层碲化镉锌排列层具有自触发控制能力。据悉，高能X射线频谱仪是由印度空间研究组织(ISRO)研制的3。

辐射计量监控器辐射计量监控器将对近月球空间的粒子流量、射线剂量等级、沉积的能量光谱和放射性环境进行质量级和数量级的分析。

科学目标：在月球轨道测量粒子流量、沉积的能量光谱、沉积的吸收射线剂量；提供在月球不同高度和纬度对射线剂量分布的评估；对月球接近银河系、太阳宇宙放射物和太阳粒子等事件的环境的屏蔽特征评估分析；在“月船一号”任务中对月球勘测中研究放射性危害，所获得的数据将用于评估放射性环境和未来有人月球任务的屏蔽必要条件。

有效载荷的详细情况：辐射计量监控器是一个微型频谱仪-放射量测定器，它包括：1个厚度为0.3毫米的半导体探测器、1个感光无线电前置放大器和两个微型控制器。半导体探测器的重量为0.1398克，脉冲分析技术可用于获得沉积能量光谱，以后可以转换成为硅探测器中沉积的射线剂量和流量。每次辐射计量监控器工作的周期是30秒。据悉，辐射计量监控器是由保加利亚科学研究院研制的3。

成像X射线频谱仪科学目标：成像X射线频谱仪的最初目标是实现高质量X射线频谱仪绘制月亮表面，从而揭示月球进化和起源的关键性因素。该频谱仪采用X射线荧光技术(1.0-10千电子伏)测量月球表面上镁、硅、铝、钙、铁和钛等基本元素的分布状况。

有效载荷详细结构：成像X射线频谱仪被设计成纤薄、低轮廓结构的探测器，该装置采用这段时间里研制的扫频载荷装置(SCD)X射线传感器装配在黄金或铜质瞄准仪和铝或聚碳酸酯薄膜滤光器的后侧。它可以提供较好的X射线探测能力、频谱分析和空间测量能力，也可以在室温条件下操作。

成像X射线频谱仪上配备着一个防屏蔽外壳可以在途经地球辐射带以及一些辐射粒子事件中时起到保护作用，为了在记录月球上太阳X射线变迁情况，该频谱仪需要探测月球表面完全的元素分布状况，它还装配一个X射线太阳监控器。在通常的太阳活动状况下，成像X射线频谱仪能够探测到月球上的镁、铝和硅；在太阳耀斑活动期，很可能会探测到钙、钛和铁元素。

据悉，“月船一号”上的成像X射线频谱仪(CIXS)的设计是基于欧洲SMART-1探测器上的D-C1XS装置，与D-C1XS相比，成像X射线频谱仪能够在以下状况下进行深入性勘测：当X射线信号显著提高，在太阳活动频繁周期观测月球；在较少时间内抵达绕月轨道，因此接受较少的放射线损伤；在距离月球表面100千米位置接近椭圆极轨道对月球进行观测。

“月船一号”成像X射线频谱仪是由英国卢瑟福-阿普尔顿实验室和印度空间研究组织(ISRO)共同研制的，部分有效载荷是印度空间研究组织为匹配“月船一号”的科学目标而设计的3。

相关报道发回首批地球照片新华网新德里2008年11月1日电（记者文建）据《印度快报》1日报道，印度首个绕月探测器“月船1号”10月31日发回其所拍摄的首批地球照片。印度空间研究组织公布了“月船1号”发回的两张黑白照片，它们是探测器在距离地球9000公里和7万公里的位置拍摄的，显示的分别为澳大利亚南部和北部海岸的地形。 印度科学家称，从照片分析，“月船1号”携带的照相机工作正常。待靠近月球后，“月船1号”将发回月球表面照片。“月船1号”监控中心负责人施瓦夏马尔说，“月船1号”目前正沿围绕地球的椭圆形轨道飞行，“奔月”路程已经过半。 “月船1号”于10月22日发射升空。根据预定计划，探测器11月3日将到达远地点，火箭届时将再次点火，帮助它改变轨道，最终脱离地球引力。“月船1号”11月8日将进入绕月飞行轨道。11月14日或15日，“月船1号”计划释放一颗撞击探测器撞击月球表面，但撞击地点尚未最后选定4。

失去联系本报新德里2009年8月29日电 (记者任彦) 印度空间研究组织29日发表声明说，当地时间29日1时30分，印度于去年发射升空的首个月球探测器“月船1号”与印南部城市本加卢鲁的地面监测站失去了无线电联系。声明说，“月船1号”在太空运行期间发回大量数据，已完成大部分探测任务5。

重新找回2017年3月14日据搜狐网报道，英国《独立报》网站近日发表了题为《印度首个月球探测器在失去无线电联系8年后被发现绕月飞行》的报道，在失去无线电联系8年后，印度第一个月球探测器“月船1号”被发现在进行绕月飞行。

美国航空航天局（NASA）喷气推进实验室在月球表面上空200公里处发现了这个航天器6。

影响评价印度总理辛格在贺电中说：“我们的科学界再次让国家感到自豪， 全国都向他们表示致敬。”印度空间研究组织主席迈达万·奈尔说 ： “这是一个历史性时刻。 我们开始了奔月的征程。 所有飞行参数都与预想的一致 。”他说： “我们今天记录下的是印度探测器奔向月球以揭开地球这一近邻和唯一天然卫星的奥秘的非凡旅程。” 印度希望能借助这次探测任务使其航天实力达到与日本和中国这两个亚洲航天强国平起平坐的水平。 外电评述说，除了希望能在利润丰厚的商业卫星发射市场上得到更大的份额外， 印度、 日本和中国还把航天当作其国际形象和经济成就的重要象征。 中国和日本都已经发射了月球探测器1。