研究内容

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由于古湖泊学是研究湖泊系统演变的科学，所以它研究的内容范围很广。对于古湖泊学来说，不仅要知道沉积物是形成于深湖，还是浅湖，氧化环境，还是还原环境，还要研究古湖泊的水体结构：湖水上下是否分层?是热分层（温度分层）还是化学分层（盐度分层）?是稳定的分层还是有季节性的回水?不仅要知道水动力强弱和沉积物粗细，还要探索湖水环流的格局如何?重力流的途径如何?有无沿岸流及等深流对沉积物的改造?不仅要知道沉积物中有机质的丰富程度，而且要追究湖泊的营养类型怎样?有没有藻类勃发?不仅要区别淡水湖相与咸水相的沉积，还要阐明湖水属哪一种矿化类型?古湖水的碱度和pH值如何?但归纳起来，不外乎集水盆地古地形与源区地质、古湖盆形态、物理古湖泊学、化学古湖泊学与生物古湖泊学五个方面的内容（表2-1）。

（一）集水盆地古地形与源区地质

集水盆地的地质、地貌、土壤、植被与气候，对湖泊沉积、湖水成分以及生物都有决定性的意义。所以，含油气盆地古湖泊学研究的第一步，是开展集水盆地古地形与源区地质的研究。

集水盆地的剥蚀作用是湖泊沉积的源泉，而剥蚀速率又取决于地形和集水盆地的岩性。如我国的黄土高原剥蚀速率极高，由于黄土易于剥蚀，黄河在甘肃的支流祖厉河流域水蚀模数高达6900 t/km2（中国科学院“中国自然地理”编辑委员会，1981），按黄土平均密度1.7 g/cm3计，平均剥蚀速率可高达4059 mm/ka。集水盆地的地质条件不仅影响沉积速率，而且和气候条件一起控制着湖水的性质。我国云贵高原石灰岩丰富而使湖水矿化度和Ca离子含量高，东非裂谷因玄武岩发育而使许多湖泊具高碱度。这些化学与沉积条件又进而影响湖水中的生物群，可见集水盆地对湖泊系统的重要性。

表2-1 古湖泊学的研究内容与信息来源

现代湖泊集水盆地的范围和地形可以进行测量，但对于含油盆地井下的古湖泊沉积，要精确再造其集水盆地的古地形已无可能，但作概略的推算是可能的，而且是有益的。美国Hay等（1989）提出了“利用物质平衡再造古高度的方法”，其原理是将各地质时期里堆积在盆地内的沉积物，按照可辨认的特征“返回”到物源区，即集水盆地去，再经过一系列的校正处理，便可求出各时期集水区的“古高度”和概略的古地形图（Hay等，1989）。这种“古高度再造”法要求有各时期的沉积厚度分布图和古地质图，一旦得出“古高度”和“古地形图”后，便可以为古湖泊盆地的再造提供极为重要的依据，实际上是盆地分析中沉积充填过程模拟的一种反演。在后面的章节中，对此方法作了详细的介绍。

古湖泊集水盆地地质的研究，也是近年来石油与沉积地质学界发展新的方向。1989年6月英国地质学会的沉积组与石油组联合举办的“沉积源区研究进展”讨论会指出，源区地质的研究不仅对于构造地质学，而且对于沉积学、古气候学都有重要意义，北海等油田的实践已经证明其应用价值（Haughton等，1991）。前面说过，集水盆地的古地质条件对于当时湖水的成分、沉积以及生物群都有重大影响，是古湖泊学再造中不可缺少的内容；而且只有了解集水区的地质岩性分布，才能实现将湖盆中沉积物“归回”源区的“古高度分析”。

通过源区地质和古高度分析取得的集水盆地信息和湖泊内部的信息相结合，便构成古湖泊系统再造的依据。

（二）湖盆的形态

湖盆是湖水的载体，湖盆的形态决定着湖流的格局，也控制着湖泊的沉积作用。因此，研究湖盆形态，不但有利于理解古湖泊的规模大小，也有利于判断湖相沉积体系的展布，这一点，对于油气勘探尤为重要。

湖盆的形态取决于成因。在现代不同成因的11大类、76种湖泊中（Hutchinson，1957），构造湖与含油气盆地的关系最大。构造湖包括拗陷湖（如东非的维多利亚湖）、山间湖（如美国的大盐湖、我国的青海湖）和裂谷湖（如俄罗斯的贝加尔湖、东非的坦噶尼喀湖、马拉维湖等），各自具有不同的形态特色。东非裂谷近年来的物探工作展示了裂谷湖盆几何形态的规律及其对沉积布局的控制作用。整个东非裂谷系分成东西两个裂谷枝（rift branch），每枝由若干个裂谷带（rift zone）组成，裂谷带内又分为若干个半地堑式的裂谷基本单元（fundamental unit），每个单元包括几个裂谷断块（rift block）。比如坦噶尼喀湖加上相邻的河谷便构成了一个裂谷带，它由一系列方向相反的新月形半地堑相互联结而成，半地堑作为裂谷湖泊的基本单元，不仅决定了湖盆两侧地貌和沉积的不对称性，也决定了入湖三角洲与浊流的空间布局（Rosendal等，1986）。古湖泊学的一项任务，就是结合地震与钻井资料，探讨湖盆形态的构造控制及其对湖泊水文和沉积的影响。

（三）物理古湖泊学

物理古湖泊学根据沉积记录，研究湖水的温度、密度、湖流、湖水循环和分层方面的历史，首先要确定的是湖泊的封闭性和开放性。湖泊有外流型和内陆型之分。由河流、降水和地下水补给的湖水，可以通过河流外溢而为外流湖，也可以封闭不再外溢而为内陆湖。两者的地质记录多有不同：内陆湖的湖面可受气候影响而大起大落，湖水面积与湖岸位置亦随之作大幅度变动；而外流湖的湖面和岸线就比较发达稳定。湖泊的封闭和开放性，控制着沉积物的类型、湖水化学性质和湖泊生物群的演化。如只有内陆湖才形成蒸发盐岩，外流湖的沉积则通常以碎屑物为主，即使有化学沉积也限于湖泊以内，不像内陆湖可以扩展到季节性淹没的湖坪。

物理古湖泊学研究的另一重要方面是湖水的深度。虽然它不易定量测出，但可根据沉积和古生物化石标志进行定性分析。

与水深有关的是湖水的分层。湖泊由于表层受热，可以形成层状结构：表层的湖上层（epilimnion），底部的湖下层（hypolimnion）和两者之间的可能发育的温跃层。热分层现象在水深较大的湖中比较显著，而浅湖中垂直分层不明显。湖水分层对于湖底含氧、底栖生物发育和沉积中有机质的保存等都有直接影响。湖水的分层也有种种变化。夏季表层水水温比底层高，属于正温层分布。冬季表层水温比底层低，属于逆温层分布。两种相反的垂直分层，在春秋两季相互更替时湖水上下交换，便是所谓回水。寒温带的湖泊每年有春秋两次回水，称双循环湖；在高原和寒冷区表层水从不超过4℃，每年只有一次回水，属单循环湖。有些深湖的底部水体稳定，只有上部水层参加上下循环，称局部循环湖，是形成富有机质沉积，发育纹层的良好环境，与全循环湖形成对照。

湖泊中，由于风力、河流等营力造成的湖水运动，湖泊的表层流和底层流，都可能影响湖底的沉积。如由浊流带入湖底的沉积，还可以受湖底等深流的搬运而扩散。上述这些，都是物理古湖泊学研究的内容。

（四）化学古湖泊学

与海水相比，湖水化学形成的变化幅度大得多，因此化学古湖泊学的复杂性和重要性也大得多。如果说古海洋学的关键在于洋流即其物理方面，那么古湖泊学的关键在于湖水化学。化学古湖泊学研究湖水的矿化度、化学成分、碱度、硬度和pH值等特征，对于湖泊沉积、湖泊生物和成油条件，都有十分密切的关系。

湖水中的溶解盐，主要来自集水盆地的岩石和土壤，降水中的含量微乎其微。因此，集水盆地的岩性对湖水矿化度的影响极大。水流在疏松层覆盖区要比在坚硬岩石露头区的淋滤效果大得多，而地下水又比地表河水的溶解效果更强，地下水补给的湖水会得到更多的溶解盐。同时，集水盆地的气候通过对岩石风化速度、植物发育程度的影响，尤其是通过降水与蒸发的比例，对湖水的矿化度起着决定性的作用。湖水的矿化度对于湖泊沉积的类型、湖泊生物群的性质和生产力高低，都有重要的影响，因此是古湖泊学研究的一个重要方面。

然而，对于湖泊沉积和湖泊生物来说，湖水溶解盐的成分比矿化度又更为重要。化学成分与矿化度有关，但又有十分不同的类型。淡水湖的阴离子以HCO3-为主，属重碳酸水；当矿化度增大时，水化学组分向两个不同的方向变化：中性盐湖，湖水按沉淀碳酸盐→硫酸盐→氯化物的系列演变；碱性盐湖，湖水向沉淀碳酸盐→重碳酸盐→苏打的方向演变，形成天然碱、食盐一类的蒸发盐。这两类咸水湖或盐湖在矿化度相同的条件下离子成分十分不同，相应地也有不同的化石群和成矿作用。就现代介形虫而论，淡水条件下产有玻璃介（Candona）的种、金星介（Cypris）和河星介（Potamocypris）等，向中性盐湖方向演化时，一开始分异度还比较高，随后由正星介（Cyprideis）占优势，最后只剩下美星介（Cyprinotus）的一个种，到硫酸盐沉淀时还可有个别介形虫，而盐度超过80%后便全部消失；向碱性盐湖演化时，介形虫群以湖花介（limnocythere）占优势，到碳酸盐沉淀时，也就全部消失（Carbonel等，1988）。研究表明，碱性湖对于油气的生成最为有利，绿河和东非裂谷的一些湖泊均是实例。

严重影响湖泊沉积与生物的另一项化学参数是湖水的pH值，可以从日本酸性火山口湖的小于1到东非某些裂谷湖的大于11，相差悬殊。湖水pH值对于营养元素和碳酸盐等的溶解度/饱和度十分重要，pH值低的湖水中，碳酸盐溶解度大，生物壳不易形成，即使形成后也不易保存。

（五）生物古湖泊学

生物古湖泊学重点研究湖泊的生产力。对于生油岩的形成来说，表层水的高生产力，可能比底层水的缺氧环境更为重要。只要生产力高，在含氧的水底也能形成生油岩。这是伦敦地质学会组织的“海相油源岩”（1983年）和“湖相油源岩”（1985年）两次国际讨论会上取得的新认识。

湖泊的初级生产力主要取决于光照率和营养元素的供应。光照率首先取决于纬度，因为高纬度区每天日照时间短、日光入射角小、生长季节短，加上冬季冰雪覆盖，不利于高生产力的形成。与极地相比，热带湖泊的初级生产力可以高出两个数量级（表2-2）。同一个纬度带的湖泊除了湖水浊度和

表2-2 不同类型湖泊的年平均生产力

云量等影响外，生产力不同的主要关键在于营养物的输入。营养元素的输入取决于集水盆地的范围大小、地质条件和风化类型。集水面积大的湖泊一般海拔较低，如果气候暖湿，化学风化作用强烈，而且岩石多为富含营养元素的磷灰石、碳酸盐岩、玄武岩或流纹岩之类，就会向湖泊提供更多的营养物质，湖泊生产力可能升高。此外，营养元素的再循环至关重要，浮游生物死亡后从有光带下沉，重新分解后产生的营养元素有待水体混合，重返有光带进行新的光合作用。因此，季节性回水有利于发生藻类勃发，在分层深水湖泊中即使顶层的回水和混合，也会提高生产力。例如坦噶尼喀湖湖水分层，湖下层只有10%的水有季节性回水现象，因此每年10月到次年5月湖水贫养，而6月到9月有季节性上升流发生，湖水变为富养（60～200 gC/（m2·a））到超富养（＞200 gC/（m2·a））性（Katz，1995）。但是，深水湖的营养元素再循环也不如较浅水湖的湖泊，同是东非裂谷两支的裂谷湖，Albert湖（水深25 m）和Edward湖（水深117 m）的年生产力比坦噶尼喀湖湖（1470 m）和Kivu湖（489 m）高三倍，原因就在此（Katz，1990）。

其实，一些高生产力的古湖泊群也确实分布在当时的低纬度地区。今天的东非裂谷跨越赤道两侧，巴西晚中生代的富烃湖泊群也是在赤道到南回归线之间（Mello等，1990），而北美东部早中生代的Newark古湖群现在45°N附近，而当时也处在热带地区（Olson，1990）。

除研究生产力的高低外，古湖泊中生物生产、沉积作用、保存作用的方式和过程，也是含油气盆地古湖泊学古湖泊学研究极为重要的方面。因为，这有助于理解有机质的堆积和保存，有助于理解油源岩形成的沉积学机制。当然，这种研究还要与沉积学结合起来。

嫦娥工程

目录·工程目标

·工程方案

·工程计划

·工程人员

发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是人类航天活动的三大领域。重返月球，开发月球资源，建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。开展月球探测工作是我国迈出航天深空探测第一步的重大举措。实现月球探测将是我国航天深空探测零的突破。月球已成为未来航天大国争夺战略资源的焦点。月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源，月球上特有的矿产和能源，是对地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的可持续发展产生深远影响。中国探月是我国自主对月球的探索和观察，又叫做嫦娥工程。 国务院正式批准绕月探测工程立项后，绕月探测工程领导小组将工程命名为“嫦娥工程”、将第一颗绕月卫星命名为“嫦娥一号”。“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制，主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。

工程目标

我国绕月探测工程将完成以下四大科学目标：

1、获取月球表面三维影像。划分月球表面的基本地貌构造单元，初步编制月球地质与构造纲要图，为后续优选软着陆提供参考依据。

2、分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点。对月球表面有用元素进行探测，初步编制各元素的月面分布图。

3、探测月壤特性。探测并评估月球表面月壤层的厚度、月壤中氦－3的资源量。

4、探测地月空间环境。记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地月空间环境的影响。

国防科学技术工业委员会副主任、国家航天局局长、绕月探测工程总指挥栾恩杰介绍，由月球探测卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成的绕月探测工程系统届时将实现以下五项工程目标：

⊙ 研制和发射我国第一个月球探测卫星；

⊙ 初步掌握绕月探测基本技术；

⊙ 首次开展月球科学探测；

⊙ 初步构建月球探测航天工程系统；

⊙ 为月球探测后续工程积累经验。

工程方案

我国航天科技工作者早在1994年就进行了探月活动必要性和可行性研究，1996年完成了探月卫星的技术方案研究，1998年完成了卫星关键技术研究，以后又开展了深化论证工作。

经过10年的酝酿，最终确定我国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”3个阶段。

第一步为“绕”，即发射我国第一颗月球探测卫星，突破至地外天体的飞行技术，实现月球探测卫星绕月飞行，通过遥感探测，获取月球表面三维影像，探测月球表面有用元素含量和物质类型，探测月壤特性，并在月球探测卫星奔月飞行过程中探测地月空间环境。第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”已于2007年11月24日发射。

第二步为“落”，时间定为2007年至2010年。即发射月球软着陆器，突破地外天体的着陆技术，并携带月球巡视勘察器，进行月球软着陆和自动巡视勘测，探测着陆区的地形地貌、地质构造、岩石的化学与矿物成分和月表的环境，进行月岩的现场探测和采样分析，进行日-地-月空间环境监测与月基天文观测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分，测定着陆点的热流和周围环境，进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。

第三步为“回”，时间定在2011至2020年。即发射月球软着陆器，突破自地外天体返回地球的技术，进行月球样品自动取样并返回地球，在地球上对取样进行分析研究，深化对地月系统的起源和演化的认识。目标是月面巡视勘察与采样返回。

月球探测三期工程主要包括以下5个科学目标：

1. 探测区月貌与月质背景的调查与研究

利用着陆器机器人携带的原位探测分析仪器，获取探测区形貌信息，实测月表选定区域的矿物化学成分和物理特性，分析探测区月质构造背景，为样品研究提供系统的区域背景资料，并建立起实验室数据与月表就位探测数据之间的联系，深化和扩展月球探测数据的研究。探测区月貌与月质背景的调查与研究任务主要内容包括：

1）探测区的月表形貌探测与月质构造分析；

2）探测区的月壤特性、结构与厚度以及月球岩石层浅部（1～3 km ）的结构探测；

3）探测区矿物/化学组成的就位分析。

2. 月壤和月岩样品的采集并返回地面

月球表面覆盖了一层月壤。月壤包含了各种月球岩石和矿物碎屑，并记录了月表遭受撞击和太阳活动历史；月球岩石和矿物是研究月球资源、物质组成与形成演化的主要信息来源。采集月壤剖面样品和月球岩石样品，对月表资源调查、月球物质组成、月球物理研究和月球表面过程及太阳活动历史等方面都具有重要意义。月壤岩芯明岩样品的采集并返回地面的任务主要内容包括：

1）在区域形貌和月质学调查的基础上，利用着陆器上的钻孔采样装置钻取月壤岩芯；

2）利用着陆器上的机械臂采集月岩／月壤样品；

3）在现场成分分析的基础上，采样装置选择采集月球样品；

4) 着陆器和月球车都进行选择性采样，月球车可在更多区域选择采集多类型样品，最后送回返回舱。

3. 月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估

月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估任务主要内容包括：

1）对返回地球的月球样品，组织全国各相关领域的实验室进行系统研究，如物质成分（岩石、矿物、化学组成、微量元素、同位素与年龄测定）、物理性质（力学、电学、光学、声学、磁学等）、材料科学、核科学等相关学科的实验室分析研究；

2）月球蕴含丰富的能源和矿产资源，进行重要资源利用前景的的评估，是人类利用月球资源的前导性工作，可以为月球资源的开发利用以及人类未来月球基地建设进行必要的准备；根据月球蕴含资源的特征，测定月球样品中He-3、H 、钛铁矿等重要资源的含量，研究其赋存形式；

3）开展He-3等太阳风粒子的吸附机理和钛铁矿富集成矿的成因机理研究；

4）开展He-3 、H 等气体资源提取的实验室模拟研究。

4. 月壤和月壳的形成与演化研究

月壤的形成是月球表面最重要的过程之一，是研究大时间尺度太阳活动的窗口。月球演化在31 亿年前基本停止，因此月表岩石和矿物的形成与演化可反映月壳早期发展历史；月球表面撞击坑的大小、分布、密度与年龄记录了小天体撞击月球的完整历史，是对比研究地球早期演化和灾变事件的最佳信息载体。

5. 月基空间环境和空间天气探测

太阳活动是诱发空间环境与空间天气变化的主要因素，对人类的航天等活动有重大影响。在月球探测三期工程中空间环境与空间天气探测包括以下内容:

1）空间环境探测器

记录宇宙线、太阳高能粒子和低能粒子的通量和能谱，分析与研究太阳活动和地月空间环境的变化；探测太阳风的成分与通量，为月壤成熟度和氦－3 资源量的估算提供依据。

2）甚低频射电观测

在月面安置由两个天线单元组成的甚低频干涉观测阵，长期进行太阳和行星际空间的成图和时变研究，建立世界上第一个能够观测甚低频电磁辐射的长久设施。

当“绕、落、回”三步走完后，中国的无人探月技术将趋于成熟，中国人登月的日子也将不再遥远。

工程计划

绕月探测工程是我国月球探测的第一期工程，即研制和发射第一颗月球探测卫星。该星将环绕月球运行，并将获得的探测数据资料传回地面。该工程由探月卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用五大系统组成。现已确定探月卫星主要利用“东方红三号”卫星平台，运载火箭采用“长征三号甲”火箭，发射场选用西昌卫星发射中心，探测系统利用现有航天测控网，地面应用系统由中国科学院负责开发。

具体计划是，“长征三号甲”火箭从西昌发射中心起飞，将“嫦娥一号”卫星送入地球同步转移轨道后实现星箭分离，卫星最后进入环绕月球南、北极的圆形轨道运行，并对月球进行探测，轨道距离月面的高度为200公里。

设计寿命为1年的“嫦娥一号”卫星，携带立体相机、成像光谱仪、激光高度计、微波辐射计、太阳宇宙射线检测器和低能离子探测器等多种科学仪器，对月球进行探测。它在环月飞行执行任务期间，主要获取月面的三维影像，分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点，探测月球土壤厚度，检测地月空间环境。其中前3项是国外没有进行过的项目，第4项是我国首次获取8万公里以外的空间环境参数。此外，美国曾对月球上的5种资源进行探测，我国将探测14种，其中重要的目标是月球上的氦—3资源。氦—3是一种安全高效而又清洁无污染的重要燃料，据统计，月球上的氦—3可以满足人类1万年以上的供电需求。月球土壤中的氦—3含量可达500万吨。

嫦娥工程是一个完全自主创新的工程，也是我国实施的第一次探月活动。工程自2004年1月立项，目前已经完成了嫦娥一号卫星和长征三号甲运载火箭产品研制和发射场、测控、地面应用系统的建设。2007年11月24日在西昌卫星发射中心成功发射升空。月球探测是一项非常复杂并具高风险的工程，到目前为止，人类共发射月球探测器122次，成功59次，成功率为48%。中国长征三号甲运载火箭的成功率为100%。

工程人员

月球探测工程中心副主任郝希凡；

卫星系统总指挥、总设计师叶培建，副总设计师孙泽州、孙辉先；

长征三号甲运载火箭副总指挥金志强；

地面应用系统总设计师李春

中国绕月探测工程测控系统副总设计师董光亮等。

火箭

嫦娥一号的运载火箭长征3A火箭共执行过14次发射任务，成功率百分之百！

嫦娥一号卫星有效载荷

科学目标

中国计划在2007年发射第一颗月球探测卫星，这是中国深空探测的第一步．中国月球探测项目的科学目标为：获取月球表面三维立体影像；分析月球表面有用元素及物质类型的含量和分布；测量月壤厚度和评估氦-3资源量；以及地-月空间环境探测．

有效载荷

为完成上述科学目标，探月一号卫星将安装五种科学探测有效载荷设备．包括CCD立体相机和干涉成像光谱仪；激光高度计；微波探测仪；γ/X射线谱仪和空间环境探测系统．为了采集、存储、处理、和传输有效载荷的科学数据，还专门设计了一套有效载荷数据管理系统。

CCD立体相机和激光高度计共同完成第一个科学目标，即获取月球表面三维立体影像；干涉成像光谱仪和γ/X射线谱仪完成第二个科学目标，即分析月球表面有用元素及物质类型的含量和分布；微波探测仪完成第三个科学目标，即测量月壤厚度和评估氦-3资源量；空间环境探测完成第四个科学目标，即地-月空间环境探测．

立体相机和干涉成像光谱仪

立体相机由光学系统、支撑光学系统的结构件、CCD平面阵列以及相应的信号处理子系统组成。卫星飞行时，三个平行的CCD线阵可以获取月球表面同一目标星下点、前视、后视三幅二维原始数据图像，经三维重构后，再现月表三维立体影像。

干涉成像光谱仪用以获取月球表面多光谱图像。它包括三个主要的光学子系统：Sagnac干涉计、傅立叶变换透镜和柱形透镜。

激光高度计系统

激光高度计系统用于测量卫星到月表星下点间的距离，激光高度计系统由激光发射器及接收器两大部份组成，其中的激光发射器用于发射激光脉冲到月球表面，接收器用于接收被后向散射的激光脉冲，激光脉冲的往返时间给出了卫星到月表的距离信息。

γ/X射线谱仪

γ/X射线谱仪用以测量月球表面元素的种类和丰度。

月球表面物质的原子或原子核受到宇宙线粒子的轰击而激发，会产生特征的X射线和γ射线；一些天然放射性元素可以自己发射核γ射线，不同的元素可释放不同能量的特征γ谱线。通过γ射线谱仪测量这些特征γ谱线的能量和通量，科学家可以推导出月表元素的种类和丰富程度。

作为月面成份研究，γ射线谱仪和X射线谱仪的测量结果可以很好地互相补充。

微波探测仪

微波探测仪是嫦娥一号卫星有效载荷之一，设计成多频段微波辐射计。微波探测仪的科学目标是利用微波信号对月球表面物质的穿透传播特性，从表征月球物质微波辐射的亮温数据中，获取月球月壤的厚度信息；获得月球黑夜的微波遥感信息和获得月球两极的微波遥感信息。利用微波辐射计对月球探测在国际上尚属首次。月球微波遥感信息的获取和月壤信息的反演将大大丰富人类对月球的认识。

空间环境探测系统

空间环境探测系统包括太阳高能粒子探测器和两台太阳风离子探测器。太阳高能粒子探测器用以分析地月空间和绕月空间环境的质子、电子和重离子。 高能离子探测器包括传感器和信号处理子系统。 两台太阳风离子探测器用以分析地--月和月球空间环境的太阳风中的低能离子。 太阳风离子探测器的传感器由准直器、静电分析器和微通道板组成。

载荷数据管理系统（PDMS）

有效载荷数据管理系统(PDMS)是一个基于1553B总线的分布式系统，系统由总线控制器（BC）、大容量存储器（SSR）、高速复接器（HRM）、远置终端（RT）及载荷配电器（PPD）组成。大多数有效载荷通过1553B总线实现与PDMS间的通讯，激光高度计和空间环境监测系统则被连接到了RT上。载荷的科学数据和工程参数可由PDMS通过1553B总线获取并存储到SSR中。当卫星在地面站可接收范围内时，所存储的数据及实时数据将由HRM根据CCSDS 标准组装为编码的虚拟信道数据单元（CVCDU）串行序列，然后下行到地面。PDMS是一个灵活、高效的系统，如果任务中某个载荷停止了探测，则其它载荷可分享其存储及传输资源。

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