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中瑞合作进展国际首次月表中性原子探测

中新社北京1月11日电
记者11日从中国国家航天局获悉,嫦娥四号任务中外科学载荷工作正常,搭载科学实验项目顺利开展,玉兔二号巡视器上由瑞典研制的中性原子探测仪获取的探测数据将通过“鹊桥”中继星陆续传回地面。这是国际首次在月表开展中性原子探测,探测数据用于研究太阳风和月表微观相互作用、月表溅射在月球逃逸层形成和维持中的作用。

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据介绍,中性原子探测仪搭载在玉兔二号巡视器的一台载荷上,由瑞典空间物理所研制,中国参与设备的定标测试,包括交付后的相关工作,中瑞将共享科学数据、开展科学研究,双方协同工作,共同利用好科学数据。

1月11日下午,嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器工作正常,在“鹊桥”中继星支持下顺利完成互拍,地面接收图像清晰完好,中外科学载荷工作正常,探测数据有效下传,搭载科学实验项目顺利开展,达到工程既定目标,标志着嫦娥四号任务圆满成功。至此,中国探月工程取得“五战五捷”。图为嫦娥四号着陆器地形地貌相机对玉兔二号巡视器成像。中国国家航天局供图

中国科学院国家空间科学中心研究员、国际载荷中性原子探测仪中方首席专家张爱兵此前在接受采访时表示,中性原子探测仪主要对月表的中性原子进行测量,月球没有大气和磁场,太阳风为带电粒子,直接打到月表,与高能粒子有区别。太阳风粒子密度很大,会被月表反射,部分变成中性原子进行逃逸形成月球外逸层。在月表进行中性原子测量精度更高,这在国际上尚属首次。此外,有科学家认为太阳风氢离子与月表中的氧产生羟基形成水,这也是探测和研究的内容之一。

嫦娥四号怀揣着哪些国际范儿“法宝”?

对于双方的合作,张爱兵指出,中国目前还没有用于空间探测的在轨仪器,在火星探测任务中中国正在研制自己的中性原子探测仪。中国与瑞典空间物理所的合作缘起于双星计划的“探测二号”卫星,合作历史悠久,取得了很好的科学成果,双方合作顺利。

据国家航天局消息,嫦娥四号在月球背面软着陆后,截至1月10日,由多个国家和组织参与的科学探测任务陆续展开。着陆器上由德国研制的月表中子及辐射剂量探测仪和巡视器上由瑞典研制的中性原子探测仪开机测试。

瑞典航天局太阳系统科学部部长科勒表示:“人类从未在月球背面的表面做过任何探测。这次任务是中国的巨大成就,我们非常高兴能成为其一部分。”

嫦娥四号任务有效载荷总体指挥徐欣锋此前向媒体介绍,嫦娥四号工程中,共有9个国家近20个有效载荷提出了合作,最终有3台载荷通过评审。让我们来看看这些国际范儿“法宝”将开展哪些工作。

月球低频射电探测仪 开垦射电天文领域的“处女地”

“月球背面的电磁环境非常干净,在那里开展低频射电探测是全世界天文学家梦寐以求的事情,将填补低频射电观测的空白。”国家空间科学中心副主任、月球与深空探测总体部主任邹永廖说。

电磁波是天文学家观测天体辐射的核心手段之一。不过,低频电磁波信号会被地球电离层遮挡,无法抵达地面,这个波段成为了射电天文领域一直未被开垦的“处女地”。

多年来,科学家试图在太空寻找解决途径,但他们遇到了新的问题。“地球附近的人造天体太多了。”中科院国家天文台研究员、嫦娥四号月球低频射电探测仪中方首席专家平劲松表示,这些卫星以及各类航天器,都在放射人造电磁波,会对观测形成干扰。即使把观测设备架设到月球上,如果面向地球,仍然避不开地球卫星低频无线电辐射的噪声。

要突破地球电离层的屏蔽、躲开卫星的信号,还要遮挡来自太阳的辐射,经过种种约束的筛选,月球背面成为了满足条件、技术可及的最佳选择。嫦娥四号任务为此项研究提供了绝佳的起步机会。

2015年10月,荷兰航天局局长访问中国国家航天局后,低频射电合作项目被两国纳入嫦娥四号工程。中科院国家天文台负责协调与荷方月球低频射电载荷工作事宜。

合作项目中,双方研制了两台低频射电探测仪。平劲松介绍,两台载荷的概念设计由中方提出,中荷各研制一台,主要功能基本相当。中方载荷搭载于嫦娥四号着陆器,通过太阳能通电,当着陆区是白天时开展工作;荷方载荷搭载在2018年5月发射的鹊桥号中继卫星上,能持续获得光照,理论上可以一直工作。

该项目让科学家们充满期待。平劲松说,低频太阳爆发过去从未观测到,但今后只要遇上,就能观测并且追踪它发生的整个过程,对其机理进行分析。这对研究日地空间的天气效应,构建模型预报太阳灾害事件等有很大帮助。同时,嫦娥四号低频射电探测仪通过对太阳爆发的观测,还能探测月球的电离层环境。

中继星上的低频射电探测仪由于处在地月拉格朗日L2点,除了探测研究太阳低频射电特征和地月空间低频射电环境,还能连续监测地球千米波辐射爆发,并有望在行星际激波、日冕物质抛射和高能电子束的产生机理等方面取得原创性成果。

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自古以来,地球上的生命被两层保护伞——磁场和大气层保护着。

保护伞外,是宇宙中的高能粒子辐射。“大部分宇宙高能粒子在磁层中会被偏转、束缚,即便粒子逃脱了磁层的束缚,还要面临大气层的抵挡,这些粒子打到大气层上,会被减速,并被分裂成更小的粒子。”中科院国家空间科学中心研究员张珅毅说。