“嫦娥三號”登月在即。很少有人知道,它的先行者們搭載微波四通道輻射遙感計,“測量”出月球土壤厚度及重要資源含量,成功探路。日前,復旦大學相關課題組、電磁波信息科學教育部重點實驗室再傳喜訊,繼微波遙感探月后,我國在雷達探測火星分層介質技術領域已完成建模、模擬與反演的預先研究。中國“科學之眼”,昔日逐月,來日追星,將有更大作為。
據了解,我國在實施探月計劃過程中,深空探測、深空遙感、深空通訊等前沿科研同步推進。深空遙感究竟是何種技術?實驗室負責人、中科院院士金亞秋說,物體都有熱輻射,微波輻射計用于測量物體發出的微波頻段上的熱輻射數據,再據此推算或反演出物體重要物理特性,如物理溫度、介電特性、厚度結構等。星載遙感指的是衛星上搭載儀器,如微波輻射計、雷達、光譜儀、相機等,在百公里外遠距離探測電磁波各特定頻段上的物體熱輻射、電磁波散射或反射等。由于微波的波長比可見光、紅外的波長要長,可穿過月球表面一定的土壤厚度。
此前我國成功發射的“嫦娥一號”、“嫦娥二號”在全球首次搭載的微波四通道輻射遙感計,探測月球正背兩面的微波熱輻射,根據收集到的數據,金亞秋帶領的研究團隊繪出世界上第一張月球土壤厚度分布全圖,其中月海區域平均厚度4.5米,中緯度月陸區域平均7.6米。更值得一提的是,科研人員還藉此估算出月球土壤中重要能源元素氦3總含量達66萬噸。
既然微波輻射計在探月過程中擔起重任,針對火星分層介質的探測,我國為何選擇雷達探測分析技術進行預研究?專家介紹,雷達與輻射計“被動接受”不同,前者是主動地發出電磁波,然后接受從星球物體結構返回的雷達回波,可以獲得高分辨率的回波與成像。作為外星分層結構的探測,用頻率較低的雷達波,可探測到幾百米到幾公里的深度,甚至可用以鑒別水冰等特殊物質的存在,目前我國在該領域的研究已取得階段性重要進展。