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此外,嫦娥六号任务开展了务实国际合作。2019年4月,国家航天局对外发布了《嫦娥六号任务国际载荷合作机遇公告》,通过对两批次国际载荷搭载项目建议的征集、遴选,最终确定了欧空局月表负离子分析仪、法国月球氡气探测仪、意大利激光角反射器、巴基斯坦立方星等4个国际搭载项目。其中,欧空局月表负离子分析仪将对月球表面负离子进行探测,研究等离子体和月面的相互作用机制;法国月球氡气探测仪旨在对月球表面氡气同位素开展原位探测,研究挥发物在月球环境下传输和扩散机制;意大利激光角反射器计划利用在月球背面的定位,与其他月球探测任务开展联合测距与定位研究;巴基斯坦立方星将开展在轨成像任务,验证纳卫星月球轨道探测技术。
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龙八平台发射入轨后,“思源二号”的首要任务是与嫦娥六号安全分离。分离之后,将进行对月成像任务,继续捕捉月球及地月合影的数据,并进入环月大椭圆轨道。在此过程中,“思源二号”卫星将开展一系列实验,包括使用其微型相机获取月球表面的详细图像、开展图像在轨数据智能处理、纳卫星级别深空月地通信等新技术验证,充分探索基于微纳卫星的低成本深空探测模式。