嫦娥四號(hào)搭載了各式各樣、功能各異的有效載荷，將為人類科學(xué)研究和空間探測(cè)發(fā)揮重要作用。嫦娥四號(hào)任務(wù)有效載荷總體指揮徐欣鋒介紹，科學(xué)載荷主要分布于“兩器一星”中——著陸器、巡視器、中繼星，共分兩次發(fā)射。圍繞一些主要科學(xué)載荷，記者采訪了相關(guān)專家。
低頻射電頻譜儀和探測(cè)儀
探測(cè)地球外天體發(fā)出的電磁信號(hào)
“由于屏蔽作用，在地面上無法開展低頻射電的觀測(cè)。而月球背面的磁環(huán)境非常干凈，到月球背面開展低頻射電天文觀測(cè)，可以填補(bǔ)射電天文領(lǐng)域在低頻觀測(cè)段的空白。”中國(guó)科學(xué)院月球與深空探測(cè)總體部主任鄒永廖說。
一直以來，天體發(fā)出的低頻電磁波信號(hào)被地球電離層遮擋，無法抵達(dá)地球地面，形成一個(gè)“被遮擋的窗口”。因此，在此次嫦娥四號(hào)任務(wù)中，搭載了中方自己研制的低頻射電頻譜儀，安裝在著陸器上，中國(guó)、荷蘭合作的低頻射電探測(cè)儀，安裝在中繼星上。
中國(guó)—荷蘭國(guó)際合作有效載荷低頻射電探測(cè)儀中方首席專家平勁松研究員介紹，兩種載荷的區(qū)別在于中方的頻譜儀看不到地球，而中國(guó)—荷蘭合作的探測(cè)儀能看到地球。這使得中方頻譜儀受地球信號(hào)干擾更小，而中國(guó)—荷蘭合作的探測(cè)儀能夠探測(cè)地球兩極的射電爆發(fā)。
月表中子與輻射劑量探測(cè)儀
中、德合作有效載荷，國(guó)際首次測(cè)量月球表面粒子基本輻射情況
對(duì)于月表中子與輻射劑量的測(cè)量在國(guó)際上屬于首次，這是中國(guó)、德國(guó)合作的有效載荷，中方首席專家張珅毅研究員介紹，該載荷安裝在著陸器上，核心目標(biāo)是測(cè)量月球表面粒子基本輻射情況和危害程度。
張珅毅告訴記者：“月球表面沒有大氣，因此深空中宇宙粒子時(shí)時(shí)刻刻會(huì)打在月球表面。如果航天器在月球上登陸，會(huì)受到粒子的損傷和影響。那么載人登月之前，進(jìn)行輻射環(huán)境的測(cè)量和輻射風(fēng)險(xiǎn)度的評(píng)估，能夠?yàn)樵虑虻拈_發(fā)和載人登月做好前期準(zhǔn)備。”
月表中子與輻射劑量探測(cè)儀的另一個(gè)附加功能是進(jìn)行水資源的信息獲取。張珅毅表示，這個(gè)載荷具有中子測(cè)量的功能，因而能夠推斷行星表面或者內(nèi)部是否含有氫資源。此外，該載荷還可以對(duì)日地間太陽風(fēng)暴粒子加速和傳播機(jī)制進(jìn)行研究，也能測(cè)量月球表面的氧化鐵含量，分析月球形成和演化過程。
中性原子探測(cè)儀
中、瑞合作有效載荷，國(guó)際首次在月表開展中性原子探測(cè)，用于研究太陽風(fēng)和月表相互作用
中性原子探測(cè)儀，將主要對(duì)月表的中性原子進(jìn)行測(cè)量，這是中國(guó)、瑞典合作的有效載荷，安裝在巡視器上。
為什么要測(cè)量月表中性原子？中方首席專家張愛兵研究員解釋說，這主要為了研究太陽風(fēng)與月表的微觀相互作用、月表濺射在月球逃逸層形成和維持中的作用。太陽風(fēng)為帶電粒子，因?yàn)樵虑驔]有大氣和全球磁場(chǎng)，粒子會(huì)直接打到月表，部分會(huì)被月表反射并變成中性原子，同時(shí)太陽風(fēng)離子打在月表也會(huì)將月表物質(zhì)成分濺射出來形成中性原子。這臺(tái)載荷會(huì)在不同的地形地貌上以及不同的地方獲取太陽風(fēng)與月表相互作用的不同結(jié)果。
張愛兵表示，研究太陽風(fēng)和月表相互作用，可以根據(jù)研究結(jié)果和其他行星進(jìn)行類比，以此研究太陽風(fēng)和其他類似星體的相互作用，為后續(xù)科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)。
全景相機(jī)
拍攝月球地形地貌，分辨率與人眼相當(dāng)
全景相機(jī)載荷主任設(shè)計(jì)師楊建峰介紹，嫦娥四號(hào)上搭載的全景相機(jī)與嫦娥三號(hào)上搭載的全景相機(jī)是“雙胞胎”，由中科院西安光機(jī)所同時(shí)研制生產(chǎn)。
楊建峰說，全景相機(jī)放在巡視器的桅桿上，主要發(fā)揮照相導(dǎo)航的作用。相機(jī)離月面大概1.5米，可以以桅桿為中心旋轉(zhuǎn)將地形地貌拍攝清楚。相機(jī)分為黑白和彩色兩種模式，分辨率和人眼相當(dāng)。此外，全景相機(jī)對(duì)光譜儀和雷達(dá)的測(cè)量對(duì)象也有指導(dǎo)作用。
地形地貌相機(jī)
可對(duì)周圍進(jìn)行360度成像
該載荷主任設(shè)計(jì)師鐘杰介紹，地形地貌相機(jī)由中科院光電技術(shù)研究所研制，這臺(tái)載荷安裝在著陸器的云臺(tái)上，受云臺(tái)控制，展開后將對(duì)周圍進(jìn)行360度成像，獲取著陸器周圍的光學(xué)圖像，用于月球地形地貌的科學(xué)考察。
與此同時(shí)，地形地貌相機(jī)還負(fù)責(zé)監(jiān)視巡視器圍繞著陸器的運(yùn)動(dòng)過程，當(dāng)月球表面溫度較高時(shí)采取閉儲(chǔ)狀態(tài)。
測(cè)月雷達(dá)
對(duì)巖石、分層、熔巖等目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)
測(cè)月雷達(dá)載荷主任設(shè)計(jì)師周斌介紹，該載荷由中科院電子所研制，與嫦娥三號(hào)搭載的測(cè)月雷達(dá)沒有差別，但卻是重新生產(chǎn)的產(chǎn)品。
據(jù)介紹，測(cè)月雷達(dá)的工作原理為向地下發(fā)射微波信號(hào)，在碰到不連續(xù)平面時(shí)發(fā)生反射，根據(jù)接收的信號(hào)可以對(duì)巖石、分層、熔巖等目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)。該載荷安裝在月球車上，可以隨著月球車的軌跡形成月球介質(zhì)剖面，通過數(shù)據(jù)還可以分析月壤厚度、月壤下是否有巖石空洞、月壤下巖石間的分界面、淺層巖石結(jié)構(gòu)等。
紅外成像光譜儀
能看到月面0.1米分辨率的月表礦物特征
紅外成像光譜儀載荷副主任設(shè)計(jì)師徐睿介紹，該載荷由上海技物所研制生產(chǎn)。紅外光譜儀與相機(jī)有所不同，光譜儀是將顏色更加細(xì)分之后對(duì)每個(gè)很窄的帶寬顏色進(jìn)行成像，因而觀測(cè)的尺度更加微觀，可以看到月面0.1米分辨率的月表礦物特征，同時(shí)，還能夠在紅外波段對(duì)目標(biāo)的光譜成分進(jìn)行有效探測(cè)。
徐睿告訴記者，紅外光譜儀是唯一一臺(tái)器上可以進(jìn)行化學(xué)成分分析的設(shè)備。使用該載荷，利用太陽的被動(dòng)光源獲取太陽光照下的反射光譜，可識(shí)別已獲取光譜與何種物質(zhì)匹配。（記者 劉詩(shī)瑤）