探索美國圣杯”姊妹月球探測器的科學(xué)儀器2012-12-24 中國儀表網(wǎng) 點擊：30　　2011年9月10日，美國“圣杯”姊妹月球探測器從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空，它將幫助科學(xué)家更好地理解月球重力場及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。作為美國首個專門研究月球重力的探測項目，“圣杯”總投資近5億美元。兩個探測器的科學(xué)探測任務(wù)期只有90天，任務(wù)結(jié)束后，二者將墜落至月球表面，對它們所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析將持續(xù)一年左右。
　　
　　“圣杯”探測器在設(shè)計上立基于美國空軍的實驗小衛(wèi)-11技術(shù)驗證任務(wù)和宇航局火星偵察軌道器的航天電子設(shè)備。高度控制子系統(tǒng)提供三軸穩(wěn)定控制，由一個陽光傳感器、星象跟蹤儀、反應(yīng)輪和慣性測量裝置構(gòu)成。
　　
　　“圣杯”探測器的電力子系統(tǒng)包括兩個太陽能電池板和一塊鋰離子電池。每個太陽能電池板能夠在任務(wù)結(jié)束時產(chǎn)生700瓦電量。它們在探測器脫離運載火箭后不久展開，整個任務(wù)期間固定不動。鋰離子電池的容量為30安培小時，負(fù)責(zé)探測器穿過月球陰影時提供電量。“圣杯”探測器的推進(jìn)系統(tǒng)包括一臺肼催化推進(jìn)器以及一個溫暖氣體系統(tǒng)，前者用于進(jìn)入月球軌道和變軌，后者裝有8個推進(jìn)器閥門，用于控制高度和其他小幅度機動。
　　　
　　科學(xué)儀器
　　
　　每個“圣杯”探測器搭載兩個有效負(fù)荷，分別是月球引力測距系統(tǒng)(LGRS)這臺科學(xué)儀器，以及用于教育和公眾宣傳的月球成像系統(tǒng)MoonKAM。月球引力測距系統(tǒng)立基于重力恢復(fù)與氣候試驗任務(wù)(GRACE)的儀器。2002年以來，GRACE便對地球引力進(jìn)行測繪。
　　
　　月球引力測距系統(tǒng)負(fù)責(zé)傳輸和接收用于精確測量兩顆探測器間距離變化所需的數(shù)據(jù)。這一系統(tǒng)包括超穩(wěn)定振蕩器(USO)、微波裝置(MWA)、時間傳遞裝置(TTA)和重力恢復(fù)處理器(GPA)。超穩(wěn)定振蕩器為所有子系統(tǒng)提供穩(wěn)定的參考信號。月球引力測距系統(tǒng)為微波裝置和時間傳遞裝置提供基準(zhǔn)頻率。微波裝置負(fù)責(zé)將超穩(wěn)定振蕩器的參考信號轉(zhuǎn)換成Ka波段頻率，后者將信號傳輸給另一顆探測器。
　　
　　時間傳遞裝置的功能是，在兩顆探測器之間形成一個雙向時間傳遞鏈條，與月球引力測距系統(tǒng)的兩個時鐘同步并測量時鐘偏差。時間傳遞裝置產(chǎn)生來自于超穩(wěn)定振蕩器基準(zhǔn)頻率的S波段信號，向另一顆探測器傳輸類似GPS的測距碼。重力恢復(fù)處理器將從微波裝置和時間傳遞裝置接收到的所有指令整合在一起，產(chǎn)生輻射計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)隨后傳到地面。除了獲取兩顆探測器間距離的測量數(shù)據(jù)外，月球引力測距系統(tǒng)還為地面提供基于超穩(wěn)定振蕩器的單向信號，通過X波段無線電科學(xué)信標(biāo)天線(RSB)傳輸。超穩(wěn)定振蕩器的穩(wěn)態(tài)漂移借助無線電科學(xué)信標(biāo)(RSB)提供的單向多普勒數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。