□本报记者 张巧玲
地面应用系统是嫦娥工程五大系统之一，“形象地说，地面应用系统是探月工程的‘头’和‘尾’。”中国科学院院士、探月工程高级顾问欧阳自远在接受《科学时报》记者采访时曾这样形容地面应用系统。
在工程的方案和设计阶段，地面应用系统要在首席科学家的领导下制定工程的科学目标，在业务运行阶段，它是卫星有效载荷的运行管理中心，在工程的后期，它要组织人员对各种有效载荷获取的探测数据开展科学研究。简而言之，地面应用系统是体现既定科学目标及科学价值的研究与应用中心。
嫦娥二号地面应用系统总设计师李春来则将地面应用系统喻为“‘嫦娥’最长的‘长工’”，“我们起得最早，睡得最晚”。
李春来介绍，地面应用系统是唯一一个因嫦娥工程而新组建的系统，是我国第一个深空探测的应用系统。经过嫦娥一号工程的历练，地面应用系统逐步走向成熟。对于正在开展的嫦娥二号任务他们也作好了充分的准备。
“希望在嫦娥二号任务中，我们能像嫦娥一号一样交出完美的答卷。”李春来说。
适应性改造
在嫦娥二号任务中，地面应用系统从构成上与嫦娥一号任务没有改变，仍是由5个分系统组成，即运行管理、数据接收、数据管理、数据预处理、科学应用与研究。
其中，运行管理分系统负责在嫦娥二号卫星任务期间监视遥控卫星上的各种科学仪器，调度它们有序地进行科学探测。数据接收分系统仍由北京密云的50米口径天线和云南昆明40米口径天线接收嫦娥二号获得的科学数据，并进行本地存贮的同时，将数据传输到地面应用系统总部。数据管理分系统负责对卫星传递下来的各种探测数据进行分类、存储和分发。数据预处理分系统负责对数据进行消除各种偏差的处理，将探测的原始数据反演成可供科学家使用的数据。科学研究与应用分系统依然是组织科学家深入分析和研究探测数据，按照嫦娥二号4项科学目标的要求，完成科学研究任务。
不过，李春来在接受记者采访时介绍，作为我国探月工程二期的先导星，嫦娥二号的一个重要任务是要对嫦娥三号的着陆区进行高分辨率成像试验，嫦娥一号搭载的CCD相机分辨率为120米，而嫦娥二号在100公里圆轨道和100公里×15公里轨道的近月点处，将分别对嫦娥三号的预选着陆区进行优于10米和1.5米分辨率的成像试验。
与此同时，嫦娥二号绕月飞行高度将由嫦娥一号时的200公里降低到100公里，搭载7种有效载荷对其4个科学目标开展科学探测，将获取更多的科学探测数据。
“分辨率大幅提高，意味着嫦娥二号对地面应用系统的数据接收和处理能力的压力会增大。”李春来介绍，在深空探测里面，数传和测控是最大的瓶颈。
“地面应用系统最重要的就是怎么把数据接收下来。”李春来说。
为了适应嫦娥二号的任务需求，地面应用系统针对嫦娥二号的技术要求进行了相应的改造工作，并于今年8月份全部改造到位。
一是将地面站传输数据的带宽拓宽，由原来的3兆码速率增加到12兆，增强了数据接收的能力，从而保证有效载荷获得的高分辨率数据能尽快传回地面。
二是要根据嫦娥二号的科学仪器状况，对地面应用系统管理仪器、软硬件的系统进行改造，同时扩大数据存储量。此外最重要的是更新地面应用系统的数据处理系统，增强计算能力，确保对嫦娥二号海量数据的处理。
三是作好嫦娥二号科学数据处理的技术方案，尽快拿出科研成果。
“嫦娥二号科学数据的处理量和处理难度会高很多，但经过嫦娥一号的历练，我们不再是大姑娘上轿头一回，积累了很多经验，我相信我们能把这次任务完成好。”李春来说。
将获取更多数据
2007年10月24日，嫦娥一号成功发射后，直到2009年3月1日受控撞月，嫦娥一号卫星一共在轨飞行了494天，其中绕月飞行480天，卫星搭载的8台有效载荷共获取了原始数据1.37TB，经过各种校正后生成的0、1、2、3级数据产品超过5TB，利用这些探测数据取得了丰硕的科研成果，填补了我国在月球和深空探测领域的空白。
如获取全月球影像图和月球标准基础地图，全月球数字高程模型（DEM）和三维月球地形图，获得铀、钍、钾的全月球含量分布图，月球多光谱图像数据，全月球4频段月表微波辐射亮温数据，近月空间高能粒子和太阳风离子数据，等等。
对于嫦娥二号卫星究竟能获取多少探测数据，现在研究人员未能给出明确答复。
不过，嫦娥二号地面应用系统副总指挥刘建忠告诉记者：“嫦娥二号计划将在轨运行半年时间，由于其相机精度更高，搭载的7台有效载荷将获取更多探测数据。”
刘建忠介绍，嫦娥二号任务的科学目标与嫦娥一号基本相似，主要也是4个：一是获取月球表面三维影像，分辨率优于10米，主要有效载荷是CCD相机。二是探测月球物质成分，主要用?酌和X射线谱仪。三是探测月壤特性，主要利用微波探测仪来完成。四是探测地月与近月空间环境，主要是利用高能粒子探测器和太阳风离子探测器完成。
刘建忠表示，尽管嫦娥二号搭载的有效载荷与嫦娥一号相似，但仪器的精度和性能都比嫦娥一号有很大提高。因此，“嫦娥二号所获取的科学数据将进一步促进我们的月球探测数据的应用研究，数据累计越多，对我们数据后期的反演越有利”。
数据仍将无偿发布
今年5月份开始，嫦娥一号的全部数据都能从网上免费下载。
李春来告诉记者，根据探月工程科学数据的发布政策，从2008年8月开始，嫦娥一号数据就已开始正式对外发布。截至目前，已向国内大学、科研单位，港澳地区和国外机构共32个单位发布了嫦娥一号8种有效载荷获得的所有科学探测数据，其中包括4所港澳大学和1个国外的科研机构。今年5月以后，15个国家和台湾地区的航天和空间科学机构也已获得嫦娥一号的科学探测数据。
对于嫦娥二号获取的科学数据是否也会无偿发布，这同样是人们十分关注的问题。
李春来介绍，在地面站接收到的嫦娥卫星发回的数据中，主要包括了两种数据：一种是科学探测数据，即8种科学探测仪器获得的针对月球的探测数据。另一种是卫星的遥测数据，包括卫星在轨道上运行时，卫星飞行姿态数据和卫星上各种仪器工作状态的监视数据。通过这些数据，科研人员可以判断卫星运行状态和星上设备运转是否正常。当探测数据和遥测数据出现异常时，科研人员要及时分析原因，调整探测计划，启动预备方案。
嫦娥一号发射成功后，从2007年11月底接收到嫦娥一号数据起，地面应用系统即向各载荷研制单位提供了原始探测数据和工程数据，用于在轨测试、仪器性能分析和数据处理方法的改进。这一工作在嫦娥二号中同样会开展。
对于后续科学探测数据的发布，李春来表示，仍然会根据探月工程科学数据发布的政策，逐步对外发布。
欧阳自远向记者介绍，全国许多科学家通过嫦娥一号获取的科学数据开展了各种研究工作，“目前看来，大家通过这些数据的开发研究，获得了许多新的科学上的认识，现在已发表了100多篇文章，以后可能会更多”。
此外，嫦娥探测的科学领域还获得了70多项专利，其中已有十多项专利通过审批，60多项专利正在申请，另外还在制定12个国家标准。作为以后实施月球和深空探测方面的标准。
“‘嫦娥’的成果属于整个中华民族，我们同样希望今后有更多的科学家能投入到‘嫦娥’科学数据的研究中。”欧阳自远说。
《科学时报》 (2010-10-08 A3 本周聚焦)
