嫦娥四號搭載了各式各樣、功能各異的有效載荷，將為人類科學(xué)研究和空間探測發(fā)揮重要作用。嫦娥四號任務(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儀
探測地球外天體發(fā)出的電磁信號
“由于屏蔽作用，在地面上無法開展低頻射電的觀測。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，可以填補(bǔ)射電天文領(lǐng)域在低頻觀測段的空白。”中國科學(xué)院月球與深空探測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、荷蘭合作的低頻射電探測儀，安裝在中繼星上。
中國—荷蘭國際合作有效載荷低頻射電探測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—荷蘭合作的探測儀能看到地球。這使得中方頻譜儀受地球信號干擾更小，而中國—荷蘭合作的探測儀能夠探測地球兩極的射電爆發(fā)。
月表中子與輻射劑量探測儀
中、德合作有效載荷，國際首次測量月球表面粒子基本輻射情況
對于月表中子與輻射劑量的測量在國際上屬于首次，這是中國、德國合作的有效載荷，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)刻刻會打在月球表面。如果航天器在月球上登陸，會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)境的測量和輻射風(fēng)險(xiǎn)度的評估，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。
中性原子探測儀
中、瑞合作有效載荷，國際首次在月表開展中性原子探測，用于研究太陽風(fēng)和月表相互作用
中性原子探測儀，將主要對月表的中性原子進(jìn)行測量，這是中國、瑞典合作的有效載荷，安裝在巡視器上。
為什么要測量月表中性原子？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，粒子會直接打到月表，部分會被月表反射并變成中性原子，同時(shí)太陽風(fēng)離子打在月表也會將月表物質(zhì)成分濺射出來形成中性原子。這臺載荷會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，嫦娥四號上搭載的全景相機(jī)與嫦娥三號上搭載的全景相機(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)對光譜儀和雷達(dá)的測量對象也有指導(dǎo)作用。
地形地貌相機(jī)
可對周圍進(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，這臺載荷安裝在著陸器的云臺上，受云臺控制，展開后將對周圍進(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)動過程，當(dāng)月球表面溫度較高時(shí)采取閉儲狀態(tài)。
測月雷達(dá)
對巖石、分層、熔巖等目標(biāo)進(jìn)行探測
測月雷達(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，與嫦娥三號搭載的測月雷達(dá)沒有差別，但卻是重新生產(chǎn)的產(chǎn)品。
據(jù)介紹，測月雷達(dá)的工作原理為向地下發(fā)射微波信號，在碰到不連續(xù)平面時(shí)發(fā)生反射，根據(jù)接收的信號可以對巖石、分層、熔巖等目標(biāo)進(jìn)行探測。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)分之后對每個(gè)很窄的帶寬顏色進(jìn)行成像，因而觀測的尺度更加微觀，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目標(biāo)的光譜成分進(jìn)行有效探測。
徐睿告訴記者，紅外光譜儀是唯一一臺器上可以進(jìn)行化學(xué)成分分析的設(shè)備。使用該載荷，利用太陽的被動光源獲取太陽光照下的反射光譜，可識別已獲取光譜與何種物質(zhì)匹配。（記者 劉詩瑤）