□ 蔡金曼

嫦娥三號任務(wù) 七大創(chuàng)新：

首次實(shí)現(xiàn)我國航天器在地外天體軟著陸

首次實(shí)現(xiàn)我國航天器在地外天體巡視勘察

首次實(shí)現(xiàn)對月面探測器的遙操作

首次研制我國大型深空站，初步建成深空測控通信網(wǎng)

首次在月面開展多種形式的科學(xué)探測

首次實(shí)現(xiàn)探測器在極端溫度環(huán)境下的月面生存

研制建設(shè)了一系列高水平特種試驗設(shè)施，創(chuàng)新形成了一系列先進(jìn)試驗方法

2014年1月12日08時21分，嫦娥三號著陸器受光照自主喚醒。此前，“玉兔”號月球車已于11日05時09分實(shí)現(xiàn)自主喚醒。兩器安全度過長達(dá)14天的第一個月夜的極低溫環(huán)境，我國成功突破探測器月夜生存技術(shù)。

月夜生存是嫦娥三號落月后面臨的一大難關(guān)。為突破長時間經(jīng)受嚴(yán)寒難關(guān)，在月球上過夜，嫦娥三號攜帶了放射性同位素?zé)嵩矗ê喎QRHU）飛天。其中，著陸器上配備2臺RHU，“玉兔”巡視器上配備1臺RHU。這是我國航天工程中首次應(yīng)用核能源，突破了空間用核能源的輻射防護(hù)技術(shù)、地面試驗驗證技術(shù)、核源換裝技術(shù)等技術(shù)瓶頸，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，為后續(xù)月球探測、深空探測等航天工程中利用核能奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

探月二期工程是我國“十一五”規(guī)劃綱要確定的重大空間型號項目，其工程目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)月球軟著陸與自動巡視勘察，并突破月面軟著陸技術(shù)、月面巡視探測技術(shù)、月夜生存技術(shù)等八項關(guān)鍵技術(shù)。

在空間型號任務(wù)中應(yīng)用同位素核源對于中國來說尚屬首次，沒有相應(yīng)經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的積累，無法預(yù)計使用過程中可能會出現(xiàn)的問題。此次任務(wù)具有相當(dāng)大的難度，卻也勢在必行。月球的自轉(zhuǎn)周期約為28個地球日，月夜長達(dá)14個地球日，無太陽光照，月球局部表面溫度最低可下降到-180℃。在這14個地球日的月夜里無法利用太陽能為探測器供熱供電，探測器會因低溫而永久失效。同位素?zé)嵩刺貏e適合于在無光照、極端高低溫等惡劣環(huán)境中使用，具有高可靠性、長壽命等特點(diǎn)，根據(jù)美俄等國的經(jīng)驗，采用放射性同位素?zé)嵩矗ê喎QRHU）是解決探測器月夜生存的最佳途徑。

放射性同位素衰變時發(fā)射出來的高能帶電粒子和射線通過與物質(zhì)相互作用，最終被阻止和吸收，這時射線的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽古c之發(fā)生作用的物質(zhì)溫度升高。這種利用放射性同位素衰變能制成的熱源，稱為放射性同位素?zé)嵩矗喎QRHU。RHU是靜態(tài)的，產(chǎn)生的熱能自發(fā)地按指數(shù)規(guī)律衰減，不需任何控制機(jī)構(gòu)。

漫漫長夜時，休眠中的著陸器和“玉兔”月球車上的儀器就都靠核電池的能量來保溫。而一旦一個新白晝來臨，受陽光照射作用，當(dāng)兩器太陽翼帆板輸出功率達(dá)到喚醒閾值時，著陸器和“玉兔”就能按照預(yù)定程序?qū)⒁恍╆P(guān)鍵設(shè)備通電開機(jī)，恢復(fù)與地面的通訊聯(lián)系，隨后，在地面控制下，建立正常工作狀態(tài)。

目前，嫦娥三號著陸器和“玉兔”號月球車工作狀態(tài)正常，地面各測控站和中心數(shù)據(jù)接收及處理正常。此次喚醒后，在月晝工作期間，嫦娥三號探測器將轉(zhuǎn)入以科學(xué)探測為牽引的任務(wù)階段?？蒲腥藛T也正根據(jù)嫦娥三號探測器在第一個月晝期間獲得的工程和科學(xué)數(shù)據(jù)開展相關(guān)研究工作。

2013年12月17～18日，地形地貌相機(jī)拍攝了一組著陸器周邊360°范圍的全景鑲嵌影像圖，采用方位投影方式表達(dá)（嫦娥三號休眠之前所拍）

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嫦娥三號休眠前所拍照片曝光

2013年12月14日～26日，嫦娥三號探測器搭載的八臺有效載荷在第一月晝期間陸續(xù)開機(jī)，完成了探測或月面測試工作，并分別隨著陸器和巡視器進(jìn)入了月夜休眠狀態(tài)。在月面測試階段，除降落相機(jī)已完成預(yù)定任務(wù)外，肩負(fù)著開展科學(xué)探測使命的七臺有效載荷性能穩(wěn)定，獲得了大量的探測數(shù)據(jù)。

探月工程地面應(yīng)用系統(tǒng)和中國科學(xué)院為嫦娥三號任務(wù)組建的科學(xué)應(yīng)用核心團(tuán)隊及有效載荷研制單位，對獲取的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步分析，表明各有效載荷工況良好，探測數(shù)據(jù)的獲取、接收、傳輸、預(yù)處理正常，為嫦娥三號任務(wù)在第二月晝期間全面開展科學(xué)探測打下了堅實(shí)基礎(chǔ)。

極紫外相機(jī)：成功獲取地球等離子體層試觀測結(jié)果

2013年12月16日，由中科院長春光機(jī)所研制的極紫外相機(jī)加電開機(jī)對地球進(jìn)行了試成像，獲取了63幅地球等離子體層圖像數(shù)據(jù)。經(jīng)過對數(shù)據(jù)進(jìn)行消除噪聲的處理，得到了對地球等離子體層的試觀測結(jié)果。

降落相機(jī)：成功對著陸區(qū)進(jìn)行光學(xué)成像

在嫦娥三號探測器實(shí)施軟著陸過程中，由中國航天科技集團(tuán)508所研制的降落相機(jī)成功對嫦娥三號著陸區(qū)進(jìn)行了光學(xué)成像。在探測器成功軟著陸后，地面應(yīng)用系統(tǒng)共接收到降落相機(jī)所拍的著陸區(qū)月面圖像4673幅。至此，降落相機(jī)已完成預(yù)定任務(wù)。

地形地貌相機(jī)、全景相機(jī)：圓滿完成兩器互拍成像任務(wù)

在月面測試階段，由中科院光電技術(shù)所研制的地形地貌相機(jī)和中科院西安光機(jī)所研制的全景相機(jī)出色地完成了五次兩器互拍成像任務(wù)。地形地貌相機(jī)還對著陸區(qū)周圍月面進(jìn)行了環(huán)拍，對地球進(jìn)行了光學(xué)成像，對巡視器行走、機(jī)械臂投放收攏過程等進(jìn)行了動態(tài)攝像；全景相機(jī)還對“玉兔”巡視器周圍月面進(jìn)行了環(huán)拍，圖像清晰。至著陸器、“玉兔”巡視器月夜休眠，地形地貌相機(jī)也已完成預(yù)定任務(wù)。

月基天文望遠(yuǎn)鏡：成功采集到天龍座天區(qū)星空圖像

2013年12月16日，由中科院國家天文臺和中科院西安光機(jī)所聯(lián)合研制的月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡先后在三個不同天區(qū)成功采集到天文圖像。經(jīng)過對所采集的圖像進(jìn)行了儀器效應(yīng)改正以及背景扣除，還原了位于天龍座的三個不同天區(qū)在近紫外波段的真實(shí)星空圖像，并通過信號提取及與光學(xué)天圖、星表比對，測定了目標(biāo)天體的天球坐標(biāo)。

測月雷達(dá)：成功探測到月殼淺層分層信息和月壤分層結(jié)構(gòu)

在月面測試階段，由中科院電子所研制的測月雷達(dá)在巡視器行走過程中開機(jī)進(jìn)行了測試，第一通道共獲得3602道數(shù)據(jù)，第二通道共獲得7611道數(shù)據(jù)。經(jīng)初步分析，第一通道能夠清晰地探測到巡視路線下的月殼淺層分層信息，第二通道能夠探測到巡視路線下月壤的分層結(jié)構(gòu)。

紅外成像光譜儀：圖像清晰，光譜特征明顯

2013年12月23日，由中科院上海技術(shù)物理所研制的紅外成像光譜儀開機(jī)進(jìn)行了定標(biāo)和數(shù)據(jù)采集等測試工作，獲取了完整有效的可見近紅外圖像數(shù)據(jù)與短波紅外光譜數(shù)據(jù)。經(jīng)初步分析表明，可見近紅外通道圖像清晰，全譜段光譜特征明顯。

粒子激發(fā)X射線譜儀：可識別出11種月面元素

2013年12月22日，由中科院高能物理所研制的粒子激發(fā)X射線譜儀開機(jī)進(jìn)行了在軌標(biāo)定打靶測試，獲得了在軌標(biāo)定玄武巖能譜，并對月面元素進(jìn)行了就位試探測。經(jīng)初步分析，從探測能譜中可識別出11種元素，包括鎂(Mg)、鋁 (Al)、硅 (Si)、鉀 (K)、鈣 (Ca)、鈦 (Ti)、鉻 (Cr)、鐵 (Fe)、鍶 (Sr)、釔 (Y)和鋯 (Zr)。

美國LRO探測器相機(jī)所俯拍的嫦娥三號（下圖）與嫦娥三號探測器拍攝的月面地形（上圖）對比，可以看到兩個月面坑洼的位置是一致的

嫦娥三號著陸器拍攝的“玉兔”月球車照片

地形地貌相機(jī)拍攝的巡視器側(cè)面圖像（2013年12月16日04時57分?jǐn)z）