基本介紹
- 中文名：月船-1探測器
- 外文名：Chandrayaan-1
- 研製國家：印度
- 發射時間：2008年10月22日
- 發射地點：薩迪什·達萬航天中心
- 發射載體：運載火箭PSLV-C11
總體概括,基本介紹,任務目標,性能數據,搭載儀器,衛星指標,探月儀器,原子反射儀,礦物質繪圖儀,超光譜成像儀,碰撞探測器,雷射測距儀,合成孔徑雷達,近紅外頻譜儀,X射線頻譜儀,輻射計量器,成像頻譜儀,飛行動態,首批地球照片,失去聯繫,重新找回,總體評價,
總體概括
基本介紹
印度10月22日成功地發射了其首個月球探測器 “月船 ” 1， 從而大大提升了該國的航天實力。 發射是當地時間上午6時22分在印東南沿海斯里哈里科塔島上的薩迪什·達萬航天中心進行的， 採用的是國產 “極軌衛星運載器 ”（PSLV） 火箭的一種改進型號PSLV-XL （飛行代號PSLV-C11）。 火箭在起飛19分鐘後將探測器送入一條繞地球運行的轉移軌道 。 這是PSLV火箭1993年以來的第14次發射， 也是印度首次向地球軌道以外發射太空飛行器 。 按計畫 ， 在發射成功後， 探測器要採用自帶的液體發動機進行一系列機動， 定於11月8日進入繞月飛行軌道。
“月船” 1被送入一條近地點255公里、 遠地點22860公里的橢圓形軌道。 在此之後， 探測器上的液體遠地點發動機將先後5次點火工作， 以抬升軌道， 使其更靠近月球軌道。 最後一次點火工作預計將把探測器送入近地點1019公里、 遠地點386194公里的地球軌道， 從而使探測器能被月球引力捕獲。 進入月球軌道後，發動機將再點火工作4次， 把軌道逐步降低到100公里的工作軌道。
“月船”1是印度第一項月球探測任務，用於在可見光、近紅外、X射線和低能伽馬射線譜段內對月面進行高解析度遙感。這一任務將利用最早選定的幾種有效載荷來完成。除此之外，有10公斤左右的有效載荷重量和10瓦的電力被留給了招標項目。探測器將工作在月球極軌道上，軌道高度約100公里。它採用印度國產的衛星平台，將在2007～2008年前後利用國產的“極軌衛星運載器”（PSLV）發射，預定工作壽命為2年。該項目將耗資38.6億盧比（合8300萬美元）。探測器入軌重量525千克，發射重量1050公斤。
任務目標
“月船” 1將在繞月軌道上開展兩年的探測活動， 旨在詳細研究 月 面 的 礦 物 學 、 化學 和 地 形 學 特 征 。此項探測任務的目標是進行月球地物的三維高解析度測繪，並利用成套的遙感有效載荷測繪包括放射性核素在內的各種礦物和化學元素在整個月面上的分布情況。所獲得的新數據將有助於揭示有關月球乃至太陽系起源和演化的奧秘。
性能數據
搭載儀器
探測 器 上 攜 帶 了 11台 科學儀器， 其中5台由印度本國建造， 其餘6台由國外提供 （歐空局3台， 美國航空航天局2台 ， 保 加 利 亞 1 台 ） 。在 正 式 開 始 測 繪 前 ，它 將 把 一 個 稱 為 “撞月探測器” （MIP） 的撞 擊 探 測 裝 置 發 送 到月面上， 以使印度科學家取得未來著陸探測的相關經驗。 探測器呈立方體狀 ， 邊長約1.5米 ， 發射重量1380公斤， 進入月球軌道重量675公斤 ， “撞月探測器 ”釋放後重523公斤。
衛星指標
極軌衛星運載（PSLV）送入100km月球軌道的能力為540kg，衛星乾重440kg，軌道維持2年的燃料重量46kg，科學儀器總重量為51.1-56 kg。
太陽電池能力670W，衛星維持功耗158 W，成像時功耗234-276W。
18Ah 鋰離子電池，6.5kg。
固態大容量存儲器，40Gb。
軌道高度100 km，傾角為90°，周期117.6分鐘。相鄰兩軌在赤道的軌跡寬度為32.62 km。
探月儀器
原子反射儀
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。該儀器將完成以下科學目標：
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；對太陽風表面互動反應進行成像；對由於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中性原子感測器(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製的。
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製將提高人們對不同星體早期進化歷程的理解和認識，同時對月球資源提供高清晰度評估。
該儀器最基本的勘測任務是在高空間解析度下評估和繪製月球表面礦物質資源的分布，從而支持未來的月球探測計畫和有目標的月球任務。
月球礦物質繪圖儀需要以下必備條件：
1、精確測量岩石和礦物質的診斷吸收特徵；
2、礦物質成分反褶積的高光譜解析度分析；
3、評估地質構造和進化的歷程的高光譜解析度分析。
月球礦物質繪圖儀是0.7-3.0微米工作等級的高產量成像頻譜儀
它使用二維汞鎘碲(HgCdTe)探測器陣列測量太陽光反射能量。
有效載荷的詳細結構：採樣標準：10納米等級；空間解析度：70米/像素(從100公里高空)；觀察範圍：40公里(從100公里高空)；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製的。
超光譜成像儀
科學目標：通過繪製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將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，這將有助於理解月球內部礦物質分布狀況。
有效載荷詳細結構：高能X射線頻譜儀的獨特性在於以0.4-0.95微米非常接近紅外光譜等級的32種鄰近波段繪製月球表面，其最佳光譜解析度達到15納米，在覆蓋20公里的範圍內空間解析度達到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)研製的。
碰撞探測器
月球碰撞探測器重29公斤，它裝配在“月船一號”的前端甲板上，當該飛行器抵達100公里月球軌道時，在預選碰撞月球表面區域上空，月球碰撞探測器將在預定時間進行釋放。在下落過程中，它仍保持著螺旋穩定結構，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。
科學目標：分析抵達月球某個預定區域，碰撞衝擊探頭將需要的設計、研製和部署技術；分析對於未來軟著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、高分別為：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，評估未來著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著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)質量解析度，同時在下降過程中可測量對月球大氣10-15托(真空度單位)等級壓力產生敏感反應。
雷射測距儀
科學目標：提供“月船一號”探測器距離月球表面的精確高度，測量月球全球地形。獲得月球引力場的改良模型，對地形繪製攝像儀和超光譜成像儀的數據進行補充。地形學是對於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、地形學將繪製出地表之下不規則礦物質密度結構。一顆行星的外形和內部結構的信息，將有助於我們理解行星進化過程中的受熱歷程。使用雷射等級儀器對月球進行高度米制繪圖，將有助於研究大型盆地的形態學和其他月球特徵，比如：研究壓力、張力和岩石圈的曲率，結合重力研究將證實月球外殼的密度分布。
有效載荷詳細結構：月球雷射測距儀操作時即不採用斷面或者掃描模型，而是使用光脈衝照亮月球地形。1064納米波長的連續光脈衝，其脈衝寬度為10毫微秒在月球表面進行傳輸。該裝置的重量少於10公斤，是由印度空間研究組織(ISRO)研製的。
合成孔徑雷達
科學目標：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乾燥，然而這段時間裡發現顯示冰水物質可能存在於月球極地位置，這是由於月球的轉動軸垂直於黃道平面，月球極地包括著永久處於黑暗的區域。這將導致形成“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。包含著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適的“冰冷陷阱”，隨著地質時間的流失，具有顯著數量的水分將累積起來。
有效載荷詳細結構：該裝置將用於傳輸右圓偏振(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對於月球表面軌道最低點測高痕跡的回響；在輻射計模式下，該裝置能夠測量月球表面射電發射係數。它在2.38G赫茲頻率下工作，每像素的解析度為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，為未來月球登入和探測做準備。
確定月球地殼和地幔化學成分是行星學研究的一個重要目標。近紅外頻譜儀將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於近紅外線等級。因此，採用近紅外線儀器測量岩石將顯著地匹配礦物質的鑑別。
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，這些太陽光將穿過一個光學纖維到達近紅外頻譜儀的感測器頭，並對光柵產生打擊效應。這些到達近紅外頻譜儀的太陽光最終被光柵分散開來，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，並生成一種電子信號能夠由實驗電子儀器進行閱讀和處理。譜頻儀的波長範圍覆蓋在0.93-2.4微米，空間解析度為6納米。
X射線頻譜儀
高能X射線頻譜儀能夠覆蓋探測到月球上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解析度探測器對月球表面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釷放射性衰減過程中，研究以上X射線能量範圍的變化。
科學目標：由於不穩定性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鈾衰減的產物，這項研究將暗示其他諸如水等易揮發性物質在月球上的進化變遷歷程；通過對不同月球地形特徵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/完整信號的化學成份進行分析；由於鉛-212和鉛-214的衰減，通過探測其輻射能量狀況，進而鑑別高鈾或釷元素濃度的區域；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鑑定的可能性。
有效載荷詳細結構：高能X射線頻譜儀是由9層碲化鎘鋅(CZT)排列而成，每層長4厘米，寬4厘米，厚度為5毫米，拍攝解析度為256象素。採用套用特殊綜合電路(ASICs)將每兩個相鄰的碲化鎘鋅排列層連線起來，便可實現頻譜數據的“閱讀”，使每層碲化鎘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)研製的。
輻射計量器
輻射計量監控器將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。
科學目標：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禁止特徵評估分析；在“月船一號”任務中對月球勘測中研究放射性危害，所獲得的數據將用於評估放射性環境和未來有人月球任務的禁止必要條件。
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，脈衝分析技術可用於獲得沉積能量光譜，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製的。
成像頻譜儀
科學目標：成像X射線頻譜儀的最初目標是實現高質量X射線頻譜儀繪製月亮表面，從而揭示月球進化和起源的關鍵性因素。該頻譜儀採用X射線螢光技術(1.0-10千電子伏)測量月球表面上鎂、矽、鋁、鈣、鐵和鈦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，該裝置採用這段時間裡研製的掃頻載荷裝置(SCD)X射線感測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射線頻譜儀上配備著一個防禁止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、鈦和鐵元素。
據悉，“月船一號”上的成像X射線頻譜儀(CIXS)的設計是基於歐洲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射線信號顯著提高，在太陽活動頻繁周期觀測月球；在較少時間內抵達繞月軌道，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。
“月船一號”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)共同研製的，部分有效載荷是印度空間研究組織為匹配“月船一號”的科學目標而設計的。
飛行動態
首批地球照片
新華網新德里2008年11月1日電（記者文建）據《印度快報》1日報導，印度首個繞月探測器“月船1號”10月31日發回其所拍攝的首批地球照片。印度空間研究組織公布了“月船1號”發回的兩張黑白照片，它們是探測器在距離地球9000公里和7萬公里的位置拍攝的，顯示的分別為澳大利亞南部和北部海岸的地形。 印度科學家稱，從照片分析，“月船1號”攜帶的照相機工作正常。待靠近月球後，“月船1號”將發回月球表面照片。“月船1號”監控中心負責人施瓦夏馬爾說，“月船1號”正沿圍繞地球的橢圓形軌道飛行，“奔月”路程已經過半。 “月船1號”於10月22日發射升空。根據預定計畫，探測器11月3日將到達遠地點，火箭屆時將再次點火，幫助它改變軌道，最終脫離地球引力。“月船1號”11月8日將進入繞月飛行軌道。11月14日或15日，“月船1號”計畫釋放一顆撞擊探測器撞擊月球表面，但撞擊地點尚未最後選定。
失去聯繫
本報新德里2009年8月29日電 (記者任彥) 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，印度於2008年發射升空的首個月球探測器“月船1號”與印南部城市本加盧魯的地面監測站失去了無線電聯繫。聲明說，“月船1號”在太空運行期間發回大量數據，已完成大部分探測任務。
重新找回
2017年3月14日據搜狐網報導，英國《獨立報》網站近日發表了題為《印度首個月球探測器在失去無線電聯繫8年後被發現繞月飛行》的報導，在失去無線電聯繫8年後，印度第一個月球探測器“月船1號”被發現正進行繞月飛行。
總體評價
印度總理辛格在賀電中說：“我們的科學界再次讓國家感到自豪， 全國都向他們表示致敬。”印度空間研究組織主席邁達萬·奈爾說 ： “這是一個歷史性時刻。 我們開始了奔月的征程。 所有飛行參數都與預想的一致 。”他說： “我們記錄下的是印度探測器奔向月球以揭開地球這一近鄰和唯一天然衛星的奧秘的非凡旅程。” 印度希望能藉助這次探測任務使其航天實力達到與日本和中國這兩個亞洲航天強國平起平坐的水平。 外電評述說，除了希望能在利潤豐厚的商業衛星發射市場上得到更大的份額外， 印度、 日本和中國還把航天當作其國際形象和經濟成就的重要象徵。 中國和日本都已經發射了月球探測器。
印度成功發射首個月球探測器“月船1號”，獲得了大量圖像和探測數據，但原計畫運行兩年的“月船1號”在2009年8月失聯。
