探索美國圣杯”姊妹月球探測器的科學儀器2012-12-24 中國儀表網 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州卡納維拉爾角空軍基地發射升空，它將幫助科學家更好地理解月球重力場及其內部結構。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。兩個探測器的科學探測任務期只有90天，任務結束后，二者將墜落至月球表面，對它們所采集數據進行的分析將持續一年左右。
　　
　　“圣杯”探測器在設計上立基于美國空軍的實驗小衛-11技術驗證任務和宇航局火星偵察軌道器的航天電子設備。高度控制子系統提供三軸穩定控制，由一個陽光傳感器、星象跟蹤儀、反應輪和慣性測量裝置構成。
　　
　　“圣杯”探測器的電力子系統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結束時產生700瓦電量。它們在探測器脫離運載火箭后不久展開，整個任務期間固定不動。鋰離子電池的容量為30安培小時，負責探測器穿過月球陰影時提供電量。“圣杯”探測器的推進系統包括一臺肼催化推進器以及一個溫暖氣體系統，前者用于進入月球軌道和變軌，后者裝有8個推進器閥門，用于控制高度和其他小幅度機動。
　　　
　　科學儀器
　　
　　每個“圣杯”探測器搭載兩個有效負荷，分別是月球引力測距系統(LGRS)這臺科學儀器，以及用于教育和公眾宣傳的月球成像系統MoonKAM。月球引力測距系統立基于重力恢復與氣候試驗任務(GRACE)的儀器。2002年以來，GRACE便對地球引力進行測繪。
　　
　　月球引力測距系統負責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據。這一系統包括超穩定振蕩器(USO)、微波裝置(MWA)、時間傳遞裝置(TTA)和重力恢復處理器(GPA)。超穩定振蕩器為所有子系統提供穩定的參考信號。月球引力測距系統為微波裝置和時間傳遞裝置提供基準頻率。微波裝置負責將超穩定振蕩器的參考信號轉換成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的兩個時鐘同步并測量時鐘偏差。時間傳遞裝置產生來自于超穩定振蕩器基準頻率的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，產生輻射計數據，數據隨后傳到地面。除了獲取兩顆探測器間距離的測量數據外，月球引力測距系統還為地面提供基于超穩定振蕩器的單向信號，通過X波段無線電科學信標天線(RSB)傳輸。超穩定振蕩器的穩態漂移借助無線電科學信標(RSB)提供的單向多普勒數據進行測量。