嫦娥七號探測器是嫦娥探月工程四期的第三次發射任務,此前兩次分別是正在執行月背探測任務的嫦娥四號,以及計劃赴月球背面“南極-艾特肯盆地”執行取樣返回任務的嫦娥六號。
嫦娥七號由軌道器、著陸器、月球車、飛躍探測器、中繼星五大艙段組成,這些成員任意一個都是當前月球探測的巔峰之作。
以承擔嫦娥七號組合體地月轉移飛行控制任務的軌道器為例,它不僅僅是單純的擺渡車,更是一顆肩負環月遙感探測使命任務的高價值月球衛星。
該艙段繼承了嫦娥五號軌道器的輕量化設計,實現了大幅減重,為執行繞月探測任務預留了足夠多的推進劑餘量,以及足夠多的搭載各類探測載荷的空間,僅設計壽命就長達八年之久,而設計壽命對於航天器而言只是最低預期壽命,實際壽命會更長。
除了長壽優勢,它還搭載了高解析度立體相機、月球微波成像雷達、寬譜段紅外光譜成像分析儀、月球中子伽瑪譜儀、環月磁強計、鐳射通訊六大載荷,單看名字也許無法體會它們的“厲害之處”,就拿前兩項載荷舉例說明。
當前人類部署月球並處於工作狀態的遙感衛星有兩個,一個是NASA的LRO月球勘測軌道器,另一個是月船二號軌道器。兩器分別搭載有各自的高解析度相機,高分相機主要用於獲取全月球高解析度影像圖,在進行科學研究的同時輔助各類其他探測任務,是獲取月球地形地貌資料的關鍵裝置。
地外天體高分相機受制於探測器規模,以及其他載荷的空間擠佔,因此相機規模也受到嚴格約束,需要在較小的尺寸規模下實現高效能,這就好比螺螄殼裡做道場。
LRO月球勘測軌道器配置的LROC高分相機100公里高度月面成像解析度是0.5米,月船二號軌道器配置的OHRC高分相機100公里成像解析度是0.32米,可以說都達到了頂尖水平。
嫦娥七號軌道器的月球高解析度立體相機呢?工程總體給出的競標指標是100公里高度月面成像解析度0.5米,看上去沒有到最頂尖水平是不是?彆著急,這只是競標指標,並非最終中標指標。
我們的地外天體高分成像裝置效能可以參考天問一號環繞器配置的火星高分相機,其在距離火面265公里的高度上可以獲取優於0.5米的高解析度全色影象,如果將這臺裝置放在月球軌道上會如何?首先成像高度更低,其次沒有大氣干擾,那麼它的成像解析度表現將會更為優異。
成像解析度是一項很關鍵的指標,然而比成像解析度更關鍵的是成像幅寬。同等效能條件下,成像幅寬越大,載荷成像作業效率越高。如果成像幅寬過窄,那麼即便這顆衛星繞月執行很多年,其所獲得的高分影象佔全月球表面的比例依舊是很小。
LRO月球勘測軌道器LROC高分相機成像幅寬是5公里,月船二號軌道器的OHRC高分相機則僅有3公里幅寬。與之對比,嫦娥七號軌道器高解析度立體相機成像幅寬將大於18公里,孰優孰劣一目瞭然。
如果說,單單一個高分相機還不足以顯示出優越性,那麼就再看看“月球微波成像雷達”,這是一臺合成孔徑雷達成像裝置,能夠對月表光照度較低的區域,以及月球兩極永夜黑暗的“永久陰影區”進行高分成像,它的解析度優於0.3米,比LRO與月船二號的光學高分光學相機解析度還要高。
高解析度合成孔徑雷達成像產品將使我們能夠更加精細地感知月球的地形地貌,同時它也是輔助嫦娥七號飛躍探測器進入永久陰影區的關鍵裝備。
然而上面所說的一切都只是嫦娥七號軌道器的兩個載荷,其他艙段的本領同樣有著屬於自己所處領域的卓越。