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　　近日，中國科學院上海技術物理研究所與中國電子科技集團公司第二十六研究所合作項目《月球及行星表面圖譜原位探測方法與關鍵技術》，獲得上海市技術發(fā)明一等獎。嫦娥三號、嫦娥四號配備的中科院上海技術物理研究所研制的一臺成像探測設備，便是依據(jù)這項技術創(chuàng)制。

　　察看月球表面礦物組成

　　赤橙黃綠青藍紫，組成人類眼中的多彩世界。在肉眼可見的紅光之外，還有頻率更低的紅外線，又稱“紅外熱輻射”。紅外成像光譜儀是由中科院上海技術物理研究所研制的一臺成像探測設備，能感知人眼無法察覺的紅外光譜，安裝在嫦娥三號“玉兔”、嫦娥四號“玉兔二號”月球車的正前方，就像一只敏銳的眼睛，能仔細察看月球表面礦物組成。

　　紅外成像光譜儀具備可見近紅外譜段(0.45—0.95μm)的光譜成像功能，可為研究人員獲取月球表面圖像信息；還具備短波紅外譜段(0.9—2.4μm)的光譜探測功能，可根據(jù)光譜來鑒別物質，以及確定物質的化學組成和相對含量。在月球車的輔助下到達指定科學考察點后，紅外成像光譜儀能對車前方約0.7米的月表進行精細光譜信息獲取，為巡視區(qū)礦物組成分析提供科學探測數(shù)據(jù)。

　　嫦娥三號、嫦娥四號紅外成像光譜儀采用了新型的圖譜原位探測方法，其中的兩大技術亮點：一是采用新型分光技術，即射頻驅動聲光可調濾光技術；二是使用新型電機，即超聲電機，均是我國自主可控的關鍵技術，且在嫦娥三號紅外成像光譜儀上得到了首次空間應用。聲光可調濾光器等效于一組窄帶濾光片，通過改變施加于聲光可調濾光器上的驅動頻率，能靈活地進行波長快速切換，實現(xiàn)全光譜范圍內光譜及圖像數(shù)據(jù)的獲取。輕型超聲電機則負責實現(xiàn)定標、防塵、隔熱功能的可靠切換。

　　總體而言，嫦娥三號、嫦娥四號的紅外成像光譜儀具有高性能、輕小型、高集成特點，能適應-20℃至55℃的工作以及-50℃至70℃的存儲溫度環(huán)境，滿足儀器在月球表面的晝夜生存需求。嫦娥三號紅外成像光譜儀是國際上第一臺成功實現(xiàn)月球表面近距離原位光譜探測的科學儀器。嫦娥四號紅外成像光譜儀繼承了嫦娥三號的設計和工作模式，但經歷了多年技術積累和內部軟件不斷迭代后，儀器進一步提升了工作效率，同時也提高了定量化水平。

　　揭開月球背面的神秘面紗

　　由于自轉和公轉周期相同，月球永遠只有一面朝向地球，這種現(xiàn)象在天文學中被稱為“潮汐鎖定”。因此，月球背面的“容貌”，總是引發(fā)人類的好奇與大膽猜測。2019年1月3日，嫦娥四號探測器成功著陸在月球背面預選著陸區(qū)，同日玉兔二號巡視器與著陸器分離，攜帶的紅外成像光譜儀成功獲取著陸區(qū)兩個探測點的高質量光譜數(shù)據(jù)，并通過“鵲橋”中繼星傳回第一張近距離拍攝的月背光譜影像圖，揭開了月球背面的神秘面紗。

　　今年5月16日和17日，“沉睡”已久的嫦娥四號著陸器和玉兔二號月球車分別“蘇醒”。在嫦娥四號踏上月球的500天中，利用紅外成像光譜儀探測的原位光譜探測數(shù)據(jù)，我國科學家取得了多項成果，其中主要有兩大發(fā)現(xiàn)：一是揭示了月球背面的物質組成，二是驗證了月幔富含橄欖石。與地球類似，科學家將月球內部構結構分為月殼、月幔和月核，位于表面的月殼厚約60至65千米，月殼以下至1000米處為月幔，月幔占據(jù)月球體積一半以上，包裹月球最深處的月核。

　　月幔主要由哪些物質構成，長期困擾各國科學家。2019年5月16日，一項重大發(fā)現(xiàn)在線發(fā)表于國際科學期刊《自然》上，中科院國家天文臺李春來團隊利用嫦娥四號就位光譜探測數(shù)據(jù)，證明月球背面南極艾特肯盆地(SPA)存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質，為月幔物質組成提供了直接證據(jù)。

　　在嫦娥四號多臺科學有效載荷中，紅外成像光譜儀是唯一一臺服務于月球礦物組成探測與研究的科學儀器，可獲取毫米級空間分辨率的月壤高光譜圖像及紅外光譜數(shù)據(jù)。上海的這項技術突破，為進一步了解月球形成與演化提供了支撐。