嫦娥一号有效载荷总指挥详解如何拍摄月球图片

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　　主持人：各位亲爱的新浪网友大家好，这里是新浪演播室，我们今天进行的依然是有关嫦娥一号系列访谈的节目之一。今天做客新浪演播室的嘉宾是嫦娥一号卫星有效载荷总指挥，中国科学院空间科学与应用中心主任吴季先生。

　　吴季：大家好。

　　主持人：欢迎吴先生的到来。其实我们知道最近有一个非常好的消息，就是我们嫦娥一号卫星传回来了第一幅图象，而我们的吴老师您就是负责此项业务的管理工作的，所以可能您看到这幅图象的感觉跟大家都不太一样，当时您的感觉是怎么样的呢？

　　吴季：心情非常激动，我们从20号开始接收数据，也就是相机打开的时候，现在有的网友把它称为睁开眼睛，睁开眼睛的时间是20号的下午4点49分，当然还有多少秒，这个之前我们都在盼望，心中也在默默的祝愿这个仪器一切都工作正常，开机以后图象数据可以顺利地下来。当我们看到这个数据正式下传的时候我们心情都非常激动，这一幅图象用了19轨的数据，包括我们说到的第一轨的数据，一直拍到19轨，每一轨卫星要围月球转2个多小时，一天是24小时，所以19轨用了一天多的时间，我们才获取了这么多轨，就是连续拍了两天，从中选了包括第一轨。

　　主持人：咱们为什么分成19轨拍摄这个照片呢？

　　吴季：因为我们相机的地面幅宽是60公里，也就是相机的视角照下去以后可以照月亮，不是地面了(笑)，月面60公里的幅宽，因为我们拍摄它月面的幅宽每一轨都有一些重复，在赤道附近重复的比较少，因为大概有20公里左右的覆盖，这一轨和下一轨在月球的赤道。大家可以想像卫星是围着月球转的，所以转到两极的时候卫星总要飞过南北极，所以越到北极或者南极的时候图象覆盖的就越多，现在这幅图象是从南纬70度左右到南纬54度左右，70度已经很靠近南极了，所以覆盖的相当多，所以必须用19轨凑齐280公里的宽度。我这么说可能网友就理解了，并不是说19轨重复的，而是说这19轨确实是顺序排下来的，加上覆盖的部分最后宽度是280公里，上面实际上没用19轨，因为越往上这个图象展开了，所以上面16轨左右。

　　主持人：这次拍这个图片是我国自主研制的CCD相机，这个相机是怎样一个情况？

　　吴季：最近媒体也报道了一些这个相机，这个相机实际上包括两部分，一部分是

光谱仪，一部分是CCD立体相机，这两部分加起来一共是20几公斤，它的重量相当于两台相机放在一起，还是相当轻，而且也比较小，最主要和卫星为我们提供资源相关。我们只能做这么大的仪器，比如说日本的相机它是两台相机，两台一模一样的相机一台向前看，一台向后看，放在一起，这样相对来说可能比较好做一点，另外他们的资源比较多，他们有200多公斤的有效载荷，我们只有130多公斤的有效载荷。

　　我们的设计人员就考虑能不能用一个镜头，后面拍三幅图象，这个也是顺利实现了，这种在月球探测当中使用三线立体相机的，据我所知以前没看到过报道，但是在地球拍摄的时候也曾经使用过。但是因为我们的设计要求的重量等等，所以这个相机还是有很多独特的地方，这里面有很多关键技术是我们自主突破的，现在这个相机下来的图象质量确实非常好，层次非常清晰，从数据处理出图象的时候还没有经过加工，就几乎已经可以拿给大家来看了，非常好。

　　主持人：对，我们大家都通过网络，通过电视看到这幅照片了，真的很清晰，而且月球表面的东西都看得很清楚。我知道吴老师有一首诗是这样写的，“单片镜头巧利用，三线推扫看不同，谁说月神不露面，三维重建现娇容。”这个“三线推扫看不同”是什么意思？

　　吴季：立体相机拍照必须有两个视角，一个往前看，一个往后看，月面上同一点它从两个方向看就能看到立体的，就跟人的眼睛一样，你两只眼睛才能看见这个物体的远近，所以这样才能把月面景物的高低远近拍摄出来，拍摄的时候要求前视和后视，一个镜头后面既能拍前视还能拍后视，另外增加了一个下视，主要为了做两维图象比较好，所以又加了一个下视，所以叫“单片镜头巧利用”，利用的非常巧妙，巧妙到三幅图象没有一点失真，而且它的传输函数非常高，应该说也是在技术上相当，我们没有直接和别的国家去比，但是应该说水平相当高了。

　　三维推扫，推扫的意思就是说叫“三线推扫看不同”，这个图象照到相机里面是形成了三条线，这条线一边走一边推，一边走一边推，所以这个线和线连起来以后就变成一个二维图象了，所以是推扫，要在地面上我们这个相机没法给你拍照，只能放在一个车上推才能把照片照出来，就像扫描器，你把这张纸放在这里它走过来，这个扫描的过程，叫三维推扫，“看不同”就是在不同的方向看它。当然月面的三维图象从来没有被人类做一个完整的图象，我们希望把它真正的面貌显现出来。

　　主持人：这个三维重建是什么意思呢？

　　吴季：在月球的高度往下看的话，离的近的地方就是高，离的远的地方就是低，这样就把它的三维图象重建出来了。

　　网友(十年航天人)：请问吴总，我国首张月球图片的使用有

知识产权的限制吗？

　　吴季：我们嫦娥工程，这次月球探测工程有一个领导小组，这个领导小组是在国防科工委的领导下由航天科技集团公司，中国科学院，我们国家的卫星测控系统，发射系统来共同参加的，这个领导小组是最高决策机构，怎么来发布嫦娥的最后三维图象，包括有些科学家想研究这个地方，有些科学家想研究那个地方，他会从这个数据产品里面提取。什么时候能够提取或者什么时候向全世界公开，这有一个发布的政策，实际上国防科工委已经多次对外宣布过这个数据要对全世界公开，但是这个公开有一个时间的过程。我们现在大家看到的十几轨，我们这几天还在不停的拍摄，拍摄的过程当中可能会遗漏一些拍摄，因为有开关机的时间，所以在这个过程当中我们要把整个月球都覆盖到。覆盖到以后要对它编目，还要做各种处理，各种级别的产品处理，比如说要想做成平面图就要给它拼接好，还要做几何的校正，如果做成立体图还要做三维的重建，这些过程当中仪器还要做一些，每个仪器都要有标地和校正。

　　所以真正到我们国家月球探测科学工作委员会的成员，这个是最核心的，大概有一百多人，最核心的科学团体，应该是他们第一手能拿到这个数据，因为这个数据就是为他们做的，他们是这个卫星的最直接的科学用户。他们根据不同的仪器拿到这个数据，可能有几个数据要等到一年，因为要等到全部弄好，有些仪器甚至需要反复飞过一个区域，然后不断的积累数据，可能时间要很长才能把这个谱做出来，所以可能要几个月到一年不等。

　　前两天我在网上看到日本已经正式公布了他们的数据，对全世界公开的时间是两年以后，所以大家有一个概念，不是数据全出来就可以马上应用了，是一个逐渐积累的过程，而且需要编目、标定、修正，做成各种级别的数据产品。但是我觉得特别是作为公众，作为网友可以看到的是逐渐有一些片段的成果，比如说一个区域的三维图，或者是用彩色表示高度的，红的地方高，蓝的地方深，这些初步的一些片段的产品作为公众可以欣赏的产品，我相信会在不久就会尽快陆续公布出来。

　　主持人：这里还有一位网友的提问，大坑在先，小坑叠加上去的顺序，请吴主任能解释一下吗？

　　吴季：这不是我的专业，但是从物理上来讲网友也很容易理解，肯定是在上面的是横撞上去的，在前面的是先撞上去的，月球形成的过程本来就是一个谜，它形成以后又经历了很多撞击坑，你可以从叠加的感觉就可以很清楚的看出来先后的顺序。有些坑里面很干净，什么东西都没有，也是比较后撞上去的，有些坑可能已经被月尘填满了，因为每次撞击都会击起一些碎片，这些碎片和灰尘再慢慢落下去，因为月球还是有引力的，尽管引力场比地球小六分之一，但是月尘会慢慢落下去，然后把一些老坑填上月壤，所以一些很大的坑已经不是很深了，因为填上月壤了，所以通过这些可以解释它的年代，但这需要月球地质科学家进一步研究。

　　主持人：有关于CCD相机我还有一个问题，就是咱们CCD相机具体工作的步骤是怎样的，怎么样拍摄，怎么样传回这个数据？

　　吴季：这个CCD相机是有一个镜头，就跟我们家用的CCD相机是一样的，后面有一个CCD的阵列，就是一个传感器，CCD后面接的就是电信号，全都把颜色、光线都变成了0101，这个CCD每一个像素后面有一个转换器，就是从模拟量到数字量的转换器都是八位的，大家看到的灰度，最亮的地方和最暗的地方中间可以差256倍，就是可以分成256个亮级，我们现在看到灰的图象大概都是在几个量到两百多个量之间，到256之间，变成了电信号，变成八位的数字信号以后传送到有一个电控箱，它不但要接收它的数据，而且还可以发信号给这个相机，让它这个镜头打开、关闭，这个镜头的快门打开多长时间，多长时间呈一幅象，是三秒钟还是七秒钟，我们现在有几个不同的时间，然后根据月面的光照情况可以调整。这些数字量，再通过电控箱传到卫星上面，我们还有一个数据的管理器，把数据取来以后有两条途径，一条路径是直接传送到一个通讯的数据复接器，另外一条通路就传给大容量存储器，加入我们地面站看不到这个卫星。

　　比如月球阳光的一面被遮住了，你看不到月亮的时候实际上月亮还在，只不过太阳照到月亮另外一半你这边是黑的，所以这种时候它即使在拍照，我们地面站看不到卫星，就可以存到存储器里面。另外一条通路就是传给复接器，它把所有信号放到一起，使它的利用率非常高，组织一下打包，然后传到卫星发送机，再通过卫星的定向天线，因为卫星绕着月球绕，所以这个定向天线是永远在转的，可以动的，把这个信号传到地球，然后地面又有两个大天线，一个50米，一个40米，一个在北京，一个在云南，把这个信号接收下来以后，一接收到信号就是0101打包以后的数字信号。接收到以后再从这些地面站传到北京中科院的国家天文台总部，总部的地面应用中心把这个数据接收下来，再解包，解包把各种不同仪器分开，这个给这个仪器，那个给那个仪器，其中有一部分是CCD相机的，这个存储器就累积起来，然后再经过变换才能变换出图象。

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