美国探月卫星LCROSS七大法宝.doc

美国探月卫星LCROSS七大（光学仪器）可视摄像仪（VIS） 该摄像仪包括一组摄像仪模块和一个透镜，摄像仪焦平面CCD传感器分辨率为752 x 582象素 ，闪光频率为30赫兹。工作目标：监控碰撞后的烟尘云喷射物；探测土壤微粒样本性质。中红外摄像仪（MIR）“月球坑观测与感知卫星”（LCROSS）装配着两个中红外摄像仪（6.0-13.5微米），每个摄像仪的微型测辐射热仪焦平面传感器分辨率为164 x 128象素。工作目标：在光谱（6.0-13.5微米）范围内，监控碰撞后的烟尘云喷射物；探测中红外范围内土壤微粒性质；测量喷射烟尘云的热量演化；对碰撞弹坑残留物进行拍摄成像。近红外摄像仪（NIR）“月球坑观测与感知卫星”（LCROSS）装配着两个近红外摄像仪（0.9-1.7微米），每个摄像仪包括美国古德里奇公司传感器模块SU320-KTX和一个CCTV摄像镜头。虽然该摄像仪最初拍摄的图像分辨率仅为28.7 x 21.7象素，但将图像传输至数据处理单元时图像分辨率将改变为720 x 486象素。工作目标：在光谱（0.9-1.7微米）范围内，监控碰撞后的烟尘云喷射物；探测近外线范围内土壤微粒性质；水浓度勘测成像总亮度光度计（TLP）总亮度光度计能够拍摄到波长范围为400-1000纳米等级的可见光，闪光频率为1000赫兹。它包括两个部分：传感器电子模块（SEM）和传感器数字模块（DEM）。工作目标：探测碰撞闪光光度（425-1000纳米）；探测星光以及光曲线衰减。可视分光计该分光计是在一种商业分光计的基础上进行改良设计，其核心是COTS QE65000模块。据悉，火星科学实验室（MSL）也装配了类似的可视分光仪。目前可视分光计装载入VSP纳迪尔输入光学管内。工作目标：光谱（263-650纳米）范围内，探测水蒸汽反射状况；探测土壤微粒性质；测量水蒸汽的分离状态。（悠悠编译）近红外分光计（NSP）月球坑观测与感知卫星包括两个近红外分光计，装配在R6面板上。虽然它们都是相同的设备，却安装在不同的两个输入光学管内。工作目标：光谱（1.2-2.4微米）范围内水蒸汽的喷射和反射分光仪成像；测量较广范围内的冰水物质属性；观测隐藏在烟尘微粒中的水蒸汽。数据处理单元（DHU）美国月球勘测轨道器LRO七大法宝月球轨道侦察摄像仪（LROC）月球轨道侦察摄像仪的设计主要完成两项测量任务：审核着陆地点；照亮极地区域。基于该摄像仪拍摄的米等级或者更小等级的地形特性，进行便利性安全分析从而确定靠近极地区域或其他区域的潜在登陆地点。在每次轨道飞行中拍摄的米/象素等级图像将非常清楚地观测到月球永久阴影区域，以及永久或近永久照亮区域。除了完成两项主要测量任务，月球轨道侦察摄像仪还向地面发送6项高价值数据资料：1、月球极地山丘永久或永久照亮区域的米等级地形图；2、通过立体视图和光度立体分析对潜在登陆地点或其他地点进行高分辨度成像；3、以7种波长（300-680纳米）对月球资源进行全球多谱段数据分析，尤其是钛铁矿；4、以入射角角度拍摄全球范围内的100米/象素的基础性绘图；5、以1米以下/象素的成像等级描绘月球风化层的物理性质和可变性；6、采用“阿波罗”宇宙飞船时代的全景摄像仪（1-2米/象素）记录1971-1972年间月球着陆点形成的一些小型弹坑，查明未来月球表面操作或星际旅行时可能存在的风险。莱曼阿尔法光子绘图仪（LAMP）莱曼阿尔法光子绘图仪能够反射太空发光物质和星光，还能够观测到月球永久阴影区域，该仪器将实现以下功能：1、能够探测到月球永久阴影区域中任何暴露冰水物质的地点；2、甚至可对最黑暗的月球永久阴影区域进行直接绘图；3、示范低亮度的太空星光可用于未来着陆月球任务；4、该仪器是一个低风险、高探测性的设备，它是基于现有仪器的基础上建造的；5、它能够提高月球勘测轨道器的探索和科学价值。该仪器可为未来人类着陆月球任务测试极地夜视系统，收集月球大气层的科学数据；它将探测月球永久阴影区域局部暴露的冰霜物质；绘制所有永久阴影区域的地形比例图；示范星光和太空发光物质作为未来人类登陆任务中的自然光源的可行性；化验分析月球大气层和大气层的变化性。辐射效应宇宙射线望远镜（CRaTER）辐射效应宇宙射线望远镜的主要任务是描绘月球放射性环境和生物影响的特征，美国宇航局“探索宇宙任务执行委员会”指出，如果我们执行持续不变、安全和可实施的人类或机器人着陆月球寻找月球生命的计划，辐射效应宇宙射线望远镜则是至关重要的。它有助于我们更好地理解太阳系的历史，为未来人类勘测月球做好准备。该望远镜能够测量太空放射线环境，星系线性能量转移（LET）光谱和太阳宇宙射线，这对于确保构建安全、长期、人类存在的太空环境具有非常重要的意义。辐射效应宇宙射线望远镜包含一个简单综合型传感器和带有与探测器电子和机械接口的电子盒，其中传感器设计是基于标准的探测器组，宇宙射线望远镜系统已成功应用了数十年，曾多次使用在美国宇航局飞行计划中的探测器中。类似的电子设计实际上出现于美国宇航局POLAR成像质子分光仪中，该分光仪于1996年抵达太空轨道。微射频新型合成孔径雷达（Mini RF）在40年前人类首次登陆月球之后，目前美国宇航局开始重返月球计划，此次勘测任务中还将启动微射频新型合成孔径雷达项目，该项目是两个飞行中的雷达仪器绘制月球极地区域，试着寻找冰水物质，并示范新的通信技术。新型合成孔径雷达（SAR）现应用于两个环绕月勘测平台印度空间研究组织“印度月船1号”探测器和美国宇航局月球勘测轨道器，该仪器有助于人类重返月球。目前月球勘测轨道器装配的是最新的微射频新型合成孔径雷达，装配在“印度月船1号”上的该装置重9公斤，而目前装配在月球勘测轨道器上的微射频新型合成孔径雷达重14公斤。月球极地是一个神秘的区域，这一未开采的区域保留着太阳系早期历史和进化的重要物质，如果微射频新型合成孔径雷达能够探测到冰水沉积物，这些月球资源将能够用于未来人类月球登陆探索活动。（月球轨道激光测高计（LOLA）月球轨道激光测高计将提供月球精确的全球地形模型和地质坐标，这些是建造未来月球基地所必须掌握的信息。基于以往对月球和火星的认知，我们目前知道地形特征是安全着陆的必要条件。由月球轨道激光测高计提供的地形学模型可确保安全着陆，当前准确的测量数据使未来航天器对月球表面具有灵活掌握性。测量目标：形成高清晰全球地形模型和全球地形测量结构，从而确保精确的着陆目的地，在月球表面灵活地执行探索任务；对月球极地进行照亮，对月球永久阴影区域进行拍照成像，确定永久阴影弹坑中可能存在的月球表面冰晶体。月球探测辐射计（DLER）月球探测辐射计是用于测量月球表面温度变化，从而为未来月球表面操作和勘测提供必不可少的信息。月球表面和地下的温度是未来人类和机器人探测的至关重要的环境参数。据悉，之前“阿波罗号”宇宙飞船都是着陆在月球赤道附近，目前美国宇航局月球勘测轨道器将波及探索更广泛的纬度范围，宇航员在月球上停留的时间至少超过两个星期。这样的太空任务需要更多地关注月球热量环境变化，而月球探测辐射计将提供全球性的温度热量变化图。轨道热量绘图测量将提供关键性的工程参数特性，比如：月球表面和地下温度，以及对于着陆地点具有制约性影响的粗糙地形或岩石。月球探测辐射计将以下几下主要任务：绘制月球全球范围内白天和夜晚的表面温度；描绘适应居住的热量环境特性；在全球范围内探测着陆地点的岩石特征；鉴别潜在的月球冰层资源和寻找接近月球表面和已暴露出来的冰水物质。月球探索中子探测器（LEND）月球探索中子探测器负责观测月球表面的不稳定中子状态，这是由于宇宙放射线持续轰击月球表面造成的。宇宙放射性可以分离月球表面土壤中的原子，从而释放出高能量中子，这些中子然后减速并被土壤中的基础性元素所吸收，但并不是所有的中子都被土壤所吸收，许多中子逃逸形成漏通量，月球探索中子探测器可以观测到。通过测量中子在土壤中逃逸前的中子速度或者多少中子的速度减缓，将告诉科学家月球土壤的具体成份，尤其是氢的含量。即使月球土壤中氢含量出现万分之一的浓度变化，便可通过中子分布变化反映出来，月球表面土壤氢含量与是否存在水具有密切关系。月球探索中子探测器对于月球释放的中子分布变化十分敏感，将提供必要的空间分辨率来探测是否月球永久阴影区域土壤中的氢含量增加，该区域的温度非常低，能够保存水不被蒸发。测量目标：对月球表面土壤中氢含量为万分之一的区域进行高清晰度氢分布绘图，水平空间清晰度可显示月球表面5公里的范围；探测描绘在月球极地区域可能存