2、相機拍攝圖像的基本原理

圖1 利用三線陣方式拍攝月面圖像的原理示意圖

為了確保相機所拍攝的圖像清晰,制定了當太陽與月面夾角大于15度時相機才開始拍攝的工作模式。
相機工作時,CCD立體相機采用線陣推掃的方式獲取月面同一目標的前視、正視和后視三條線陣的影像,即利用1024行中的第1行、第512行和第1023行分別對月面同一目標進行三次掃描拍攝:第1行數據為前視17?獲取的圖像,第512行數據為正視圖像,第1023行為后視17?獲取的圖像。形象地說就是,當相機與拍攝目標連線與垂直方向成17?時,CCD立體相機探測器的第1行獲取目標的前視圖像,經過大約42秒(衛星運行了約66km)后,CCD立體相機探測器的第512行獲取該目標的正視圖像,再經過大約42秒后,探測器的第1023行獲取該目標的后視圖像。這樣,月面同一目標就在84秒的時間內被CCD立體相機拍攝了三幅照片,即地面目標的前視、正視和后視圖像(圖1)。
二、第一幅圖數據的傳輸
與過去的航天測控任務不同的是,嫦娥一號衛星在遠距離發送數據的過程中,存在著信號在空間衰減大、信道余量較小、地面接收困難等難題。為確保探測數據的可靠接收,由我國專門研制了兩座目前我國口徑最大的分別安裝在中科院國家天為臺北京密云和云南昆明的50米和40米數據接收天線,具備了距離40萬公里、碼速率3Mbps的數據接收能力。CE-1衛星的科學探測數據就是由這兩座接收天線負責接收的(圖2)。

圖2 北京密云和云南昆明數據接收地面站接收CE-1衛星下傳數據示意圖
CE-1衛星探測數據的接收必須是衛星處于測控系統喀什站和青島站的可跟蹤和可控的可見弧段內以及進入地面應用系統密云50米數據接收站和昆明站40米天線數據接收站的可接收弧段內才能進行的,四站同時跟蹤衛星信號。在喀什站、青島站對衛星精確測控的輔助下,CCD立體相機拍攝獲得的圖像數據通過衛星上的有效載荷數據處理系統存儲、編碼,然后傳送至衛星發射機,通過星上定向天線以固定頻率向地球發送,北京密云地面站和昆明地面站同時接收下傳數據,并通過專用的光纖通信網絡實時傳輸到坐落在中國科學院國家天文臺的地面應用系統總部后,進行數據的分析、處理與研究的。