北京時(shí)間11月27日夜，嫦娥一號衛星搭載的微波探測儀開(kāi)始工作。
“一切都很順利！”
“利用微波遙感手段對月球進(jìn)行探測，這在世界上是第一次；提出探測月壤厚度的科學(xué)目標也是世界首次�！�
承擔該項探測任務(wù)的嫦娥一號衛星有效載荷微波探測儀，由中國科學(xué)院空間科學(xué)與應用研究中心設計并研制，該分系統主任設計師張曉輝近日接受了《科學(xué)時(shí)報》的采訪(fǎng)。
微波探測目標直指月壤
張曉輝說(shuō)：“嫦娥一號搭載的微波探測儀的主要任務(wù)就是探測月壤的厚度信息，以前在阿波羅號登月的時(shí)候曾經(jīng)采集過(guò)月壤，除此之外，再沒(méi)有以這樣的科學(xué)目標來(lái)探測月球�？茖W(xué)目標是我們空間中心的姜景山院士提出的，他很早就參與探月工程的論證工作，是探月工程的幾個(gè)發(fā)起人之一�！�
在美國等國家的探月計劃中，都有從月球帶回月球物質(zhì)、在月球上建立永久基地，甚至采集月球上的氦-3為地球所用等計劃。
張曉輝說(shuō)：“氦-3分布在月壤之中，探測出月壤的厚度信息，就可以估算出氦-3的分布；此外，探測出月壤厚度比較均勻的地方，也有利于為嫦娥二期工程中的著(zhù)陸計劃的實(shí)施提供參考�！�
嫦娥一號衛星搭載的微波探測儀，主體上分3部分：兩套天線(xiàn)和一套微波接收機；微波接收機將接收到的微波信號放大，然后量化，變成數字編碼，傳送給公用系統，返回地面。
“所有高于絕對零度(-273.15℃，理論上說(shuō)不可能有比這個(gè)溫度更低的物體)的物體，都以各種方式向外輻射能量。輻射能量高的比如太陽(yáng)，我們都能感覺(jué)到它的熱量；房間里的各種物體，也在不斷向外輻射能量。就月球表層和次表層組成來(lái)說(shuō)，包括月塵、月壤和月巖，這三種東西輻射出來(lái)的能量是不一樣的，最下層的月巖輻射的能量可以穿透月壤和月塵，通過(guò)月表輻射出來(lái)，同樣，月壤和月塵也各自都有能量輻射出來(lái)�！�
張曉輝說(shuō)：“為了區別這3種不同物質(zhì)輻射出來(lái)的能量，我們設計了4個(gè)頻段的微波輻射計：3G赫茲、7.8G赫茲、19.35G赫茲和37G赫茲。衛星在月球表面經(jīng)過(guò)27.3天(月球上的一天)的飛行，這4個(gè)頻段的微波輻射計就可以將衛星軌跡下面的月壤普查一次，獲得月球表面微波輻射圖。4個(gè)波段的探測可以獲得4張圖，通過(guò)差別比較、理論分析和計算，就可以得到月壤在全月球分布的大致信息�！�
從理論上說(shuō)，37G赫茲的頻段只能接收月球淺表層的月塵輻射出來(lái)的能量，3G赫茲的頻段能接收到月巖、月壤和月塵輻射的能量之和，7.8G赫茲和19.35G赫茲的頻段接收的能量輻射介于這兩者之間。
熟悉的儀器 陌生的征程
11月13日，嫦娥一號衛星搭載的各種有效載荷還沒(méi)有開(kāi)始工作。張曉輝在辦公室接受記者采訪(fǎng)時(shí)，電話(huà)突然響起。
放下電話(huà)，張曉輝說(shuō)：“我們接到通知，開(kāi)始安排值班了，一個(gè)值班點(diǎn)在中科院國家天文臺月球與深空探測科學(xué)應用中心，另一個(gè)值班點(diǎn)在BACC(北京衛星指控中心)�！�
“運行指令事先都已經(jīng)做好了，并且經(jīng)過(guò)了驗證，一切準備就緒了�！�
其實(shí)早在神舟四號飛船上，就已經(jīng)搭載了微波探測儀等類(lèi)似的設備，對地球海冰的厚度、土壤的濕度、積雪的分布等各種環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行了成功探測；即將發(fā)射的風(fēng)云3號衛星也搭載了中科院空間中心研制的微波濕度計，用于測量大氣層的水汽含量，進(jìn)行天氣預報。
“這些微波探測設備的原理構造都差不多，只是頻段不一樣�！眳⑴c過(guò)多個(gè)微波探測設備設計的張曉輝，雖然對歷經(jīng)5年時(shí)間親手設計的探月專(zhuān)用微波探測儀再熟悉不過(guò)，但還是對儀器的首次月球之旅放心不下，“我想馬上就親自看一眼儀器現在是什么樣子。想要看看探測的數據是否和預想結果吻合，能否獲得一個(gè)最佳的探測結果；另外，還要保證不出意外”。
無(wú)條件服務(wù)整體工程
“有特殊要求就有難度，設計一個(gè)地面使用的設備并不難，一旦‘上天’就會(huì )有各種限制，其中儀器‘體重’是一個(gè)重要因素�！睆垥暂x說(shuō)。
根據2003年上半年嫦娥一號衛星的申報要求：除天線(xiàn)外，微波探測設備的總重量不超過(guò)規定值。
“那時(shí)，8個(gè)天線(xiàn)的構想都沒(méi)有出來(lái)，天線(xiàn)部分的重量就沒(méi)有報，后來(lái)當嫦娥一號需要搭載的8個(gè)有效載荷做出來(lái)的時(shí)候，才發(fā)現總重量超了很多�！睆垥暂x說(shuō)，“后來(lái)8個(gè)天線(xiàn)設計出來(lái)的重量不包括在給微波探測設備的總重量上限之內，也就是說(shuō)8個(gè)天線(xiàn)的重量要自己想辦法�！�
姜景山院士是整個(gè)繞月探測工程副總師，他訂了一條規矩：“哪個(gè)有效載荷的重量減不下去，哪個(gè)項目就不上了；重量指標分給其他有效載荷�！�
張曉輝說(shuō)：“大家都在‘減肥’，微波探測儀減得比較多一些，到拿出初樣的時(shí)候，微波探測儀的體重已經(jīng)減到了規定限值以下了�！�
與“減肥”相比，“歸零過(guò)程”也是比較艱難的任務(wù)。
“我們的儀器遇到了任何問(wèn)題，都要‘歸零’處理，有五個(gè)步驟：定位準確、機理清楚、問(wèn)題復現、措施有效、舉一反三�！睆垥暂x脫口而出，“一旦出現問(wèn)題，首先要確定是什么原因引起的；第二要明白，為什么發(fā)生問(wèn)題；第三，要故意犯一下錯，看問(wèn)題還會(huì )不會(huì )出現，確實(shí)有問(wèn)題才可以改；第四，修改的措施一定要有效；第五，還要將類(lèi)似的情況全都清查一遍，看有沒(méi)有類(lèi)似錯誤，這樣才能真正把錯誤改掉�！�
張曉輝說(shuō)：“話(huà)是這么說(shuō)，但是有時(shí)候真的比較麻煩，如果是經(jīng)常出現的問(wèn)題倒好辦了，就怕問(wèn)題不出現。在正樣制造過(guò)程中，儀器中的一塊電路板出現了問(wèn)題，幾乎所有的檢測手段都用上了，最后發(fā)現，一個(gè)電焊渣在刷膠的時(shí)候留在了漆里，我們把儀器上所有的電路板都用放大鏡看了一遍�！�
微波探測儀研制小組于2003年12月完成了模樣產(chǎn)品，2004年啟動(dòng)初樣研制，2005年8月正樣設計評審通過(guò)，2006年3月正樣研制結束，交付衛星使用。
“大家都很辛苦，工程任務(wù)的完成都有一個(gè)節點(diǎn)，到哪一步完成哪些任務(wù)都有一個(gè)時(shí)間限制，這在項目開(kāi)始時(shí)就有一個(gè)基本框架。不僅是我，中科院所有有效載荷工作團隊都是按照這個(gè)框架走。我們要無(wú)條件服務(wù)整體工程�！睆垥暂x說(shuō)。 (作者：祝魏瑋 周瑤)
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