2月6日，國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局發(fā)布了探月工程嫦娥二號(hào)月球探測(cè)器獲得的7米分辨率全月球影像圖，這是目前國(guó)際上已公布的分辨率最高的全月球影像圖。
高分辨率全月圖是如何獲得的？它將對(duì)未來(lái)的月球探索有何幫助？請(qǐng)看本報(bào)記者解讀。
“去一個(gè)新地方探險(xiǎn)，總希望得到的資料越全面、越詳細(xì)越好，探測(cè)月球也是如此。”中科院遙感應(yīng)用研究所童慶禧院士說(shuō)，7米分辨率全月圖為我國(guó)和其他國(guó)家開(kāi)展進(jìn)一步的月球探測(cè)提供了更加完整和精細(xì)的地形地貌基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
7米分辨率、100%覆蓋，中國(guó)全月球影像圖世界領(lǐng)先
和嫦娥一號(hào)獲得的全月球影像圖120米的分辨率相比，嫦娥二號(hào)的分辨率為7米，提高了17倍，可以清晰展示月球撞擊坑邊緣的細(xì)紋，讓人領(lǐng)略月球更加美麗的形貌。
以月球正面的第谷環(huán)形坑為例，第谷環(huán)形坑深約5公里，直徑約85公里，中間的中央峰高約1.6公里，天體撞擊形成的輻射線紋達(dá)到1500公里，十分引人注目，甚至在地球上用肉眼就可以看到。通過(guò)7米分辨率的圖像數(shù)據(jù)，可以看見(jiàn)中央峰頂部的石塊和坑底部的龜裂，甚至坑沿塌陷及坑沿頂部的石塊。
月球背面，威納環(huán)形坑的一個(gè)衛(wèi)星坑，直徑約47公里。通過(guò)7米分辨率的圖像數(shù)據(jù)可以看見(jiàn)環(huán)形坑內(nèi)部的構(gòu)造細(xì)節(jié)，并可清晰地分辨出撞擊坑底部和邊緣的石塊，在東南坑壁上甚至可以看見(jiàn)石塊滾落的痕跡。
在全月球范圍內(nèi)用7米分辨率的“高清視力”識(shí)別月球表面，目前只有中國(guó)能做到。
探月工程科學(xué)應(yīng)用首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)嚴(yán)俊研究員介紹說(shuō)，在國(guó)際上，有分辨率優(yōu)于7米的月圖，但只是局部月圖；也有全月圖，但分辨率都達(dá)不到7米水平。嫦娥二號(hào)獲得的7米分辨率全月球影像圖是目前最清晰的全月圖。
嚴(yán)俊說(shuō)：“我們甚至在全月圖中看到了阿波羅11號(hào)登月遺跡。”
嫦娥三號(hào)未來(lái)著陸區(qū)高精度圖像分辨率優(yōu)于1.3米
嫦娥二號(hào)探測(cè)器有效載荷分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師趙葆常研究員介紹說(shuō)，嫦娥一號(hào)只能識(shí)別大于360米的月坑、石頭，而嫦娥二號(hào)可以識(shí)別20米大小的物體。打比方說(shuō)，如果嫦娥一號(hào)只能發(fā)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)、港口這樣的大型基礎(chǔ)設(shè)施的話，嫦娥二號(hào)就可以發(fā)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)的飛機(jī)和港口里的輪船。
而在未來(lái)嫦娥三號(hào)即將著陸的月球虹灣地區(qū)，通過(guò)降低衛(wèi)星高度并調(diào)整相機(jī)設(shè)置，還獲得了分辨率優(yōu)于1.3米的高精度圖像，為嫦娥三號(hào)選擇平坦落點(diǎn)提供更多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
為何獲取圖像的分辨率和效率能夠大幅度提高？趙葆常說(shuō)，“如果說(shuō)嫦娥一號(hào)相機(jī)是一只單眼，那么嫦娥二號(hào)就是用了96只單眼組成的復(fù)眼觀察月球。這是中國(guó)科學(xué)家掌握的關(guān)鍵技術(shù)。”
7米分辨率的全月球影像圖，其數(shù)據(jù)來(lái)自嫦娥二號(hào)衛(wèi)星半年多的采集。2010年10月24日，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星搭載的新型CCD立體相機(jī)首次開(kāi)機(jī)工作，成功獲取月表影像數(shù)據(jù)。按照嫦娥二號(hào)任務(wù)科學(xué)探測(cè)計(jì)劃，截至2011年5月20日，共獲取607軌100公里高度和15公里高度的月球影像數(shù)據(jù)。
總數(shù)據(jù)量超過(guò)800GB，全月圖歷經(jīng)半年制作完成
國(guó)防科工局黨組成員、探月工程副總指揮劉東奎說(shuō)，與嫦娥一號(hào)衛(wèi)星相比，嫦娥二號(hào)影像分辨率由120米提高到7米，數(shù)據(jù)量增加了300倍，全月圖的制作更加困難和復(fù)雜。
在獲取原始影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，科研人員需要進(jìn)行繁瑣、細(xì)致的輻射校正、光度校正等工作，并根據(jù)探測(cè)器軌道和姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行影像數(shù)據(jù)的幾何校正，才能還原月球表面地形、地貌的真實(shí)面貌。隨后，還要進(jìn)行影像匹配、分幅和鑲嵌，才能形成全月球影像圖。
經(jīng)過(guò)科研人員半年多艱苦細(xì)致的工作，7米分辨率全月球影像圖終于制作完成。
專(zhuān)家介紹說(shuō)，嫦娥二號(hào)7米分辨率全月球影像色調(diào)一致，層次豐富，圖像清晰。影像圖的空間分辨率、影像質(zhì)量、鑲嵌精度、數(shù)據(jù)一致性和完整性等優(yōu)于國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
制作完成的7米分辨率的全月球分幅影像圖產(chǎn)品共有746幅，總數(shù)據(jù)量超過(guò)800GB，按照1比8萬(wàn)的比例全部打印拼接起來(lái)，圖片面積相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)大小。同時(shí)，科研人員還制作完成了50米分辨率分幅影像圖和全月球數(shù)據(jù)鑲嵌影像圖，以及全月球3D立體影像。
全月球影像圖數(shù)據(jù)對(duì)國(guó)際開(kāi)放
嫦娥二號(hào)全月圖的發(fā)布，為月球和空間科學(xué)研究提供了更加詳盡的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)，也標(biāo)志著嫦娥二號(hào)的主要任務(wù)由探測(cè)運(yùn)行階段轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)發(fā)布和科學(xué)研究階段。
嚴(yán)俊介紹說(shuō)，高分辨率全月球影像圖是月球科學(xué)研究最為基礎(chǔ)性的資料，對(duì)我們研究月球物質(zhì)特性、月球地質(zhì)構(gòu)造、月表物質(zhì)成分的含量，探究月球起源與演化有著直接的科學(xué)價(jià)值或重要的參考作用。
“影像圖獲得了月球構(gòu)造的更多細(xì)節(jié)，從而深化對(duì)月球地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究。同時(shí)，能夠識(shí)別更多的月面撞擊坑，增加統(tǒng)計(jì)樣本，從各類(lèi)撞擊坑的大小、分布、結(jié)構(gòu)，揭示小天體撞擊月球的時(shí)空演化規(guī)律，從而為研究月球的年齡提供科學(xué)依據(jù)。”嚴(yán)俊說(shuō)。
同時(shí)，月球表面物質(zhì)長(zhǎng)期受到宇宙線、太陽(yáng)高能和低能粒子照射，加上月表溫差變化和小天體撞擊的綜合作用，形成了許多太空風(fēng)化特征，高分辨率影像圖提供的精細(xì)特征，可以為揭示太空風(fēng)化過(guò)程提供重要科學(xué)依據(jù)。此外，高分辨率全月影像圖還是編制全月球地質(zhì)圖的科學(xué)基礎(chǔ)。
據(jù)介紹，與嫦娥一號(hào)獲得的全月球影像圖一樣，7米分辨率全月球影像圖數(shù)據(jù)也是對(duì)國(guó)際開(kāi)放的，未來(lái)將讓全球的科學(xué)家來(lái)使用和體驗(yàn)。
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