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尽管嫦娥一号卫星要经过十多天的飞行才能进入工作轨道，但其携带的部分有效载荷却将提早投入工作状态。
为实现科学目标，绕月探测工程首次飞行任务共在卫星上安装了8种有效载荷：CCD立体相机、激光高度计、X射线谱仪，γ射线谱仪、干涉成像光谱仪、微波探测仪、高能粒子探测器和太阳风离子探测器。
根据设计，星上高能粒子探测器和太阳风离子探测器26日左右即将开始进行工作，探测并收集沿途的地月空间环境数据。
据嫦娥一号卫星副总设计师孙辉先介绍，这8件星上探测设备均具有不同的“本领”，承担着各自重要的“职责”：
CCD立体相机--获取月表同一目标星下点、前视17°、后视17°三幅二维原始数据图像，经辐射定标，重构月表三维立体影像。
干涉成像光谱仪--采集每个地元(像元)的点干涉图，经数学处理后获得相应地元(像元)的点光谱图，并提供二维重构光谱图像，从而获得有关月表主要物质类型及其分布的信息。
激光高度计--测量卫星到星下点月球表面的距离，与卫星轨道参数相结合，可提供三维影响处理所需的参数。
γ／X射线谱仪--γ／X射线谱仪应具有探测月表元素受宇宙射线激发产生的γ射线和荧光X射线能谱，通过数据处理获得月表主要元素的含量和分布，从而确定月球表面位置类型和资源分布功能。
微波探测仪--利用不同频段微波在月壤中穿透深度不同的特点，通过对月壤特定频段微波辐射亮温的测量，反演出月表不同地区月壤厚度信息。这是世界上首次采用微波遥感手段对月球进行探测。
高能粒子探测器--探测高能带电粒子的成分、能谱、通量和随时间的变化特征。
太阳风离子探测器--探测原始太阳风等离子的能谱，包括太阳风的体速度、离子温度等。
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