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看清月亮背面是個(gè)“技術(shù)活”

時(shí)間:2019-01-25來(lái)1源:中國(guó)科學(xué)報(bào) 作者:佚名
日前,我國(guó)“嫦娥四號(hào)”完成了人類(lèi)首次月球背面軟著陸和巡視探測(cè),中科院光電所副研究員鐘杰告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》, “嫦娥四號(hào)”地形地貌相機(jī)與“嫦娥三號(hào)”面臨不同挑戰(zhàn),這次是首次從月表拍下月球背面的地貌。
 
鐘杰介紹,地形地貌相機(jī)分辨率為400萬(wàn)像素,主要由相機(jī)箱體、光學(xué)鏡頭和電子學(xué)組件等部分構(gòu)成,安裝在著陸器頂端的相機(jī)指向機(jī)構(gòu)(云臺(tái))上。當(dāng)“嫦娥四號(hào)”在月球表面實(shí)現(xiàn)軟著陸并完成兩器分離后,相機(jī)指向機(jī)構(gòu)進(jìn)行展開(kāi),此時(shí)地形地貌相機(jī)距月球表面2.5米。
 
地形地貌相機(jī)能夠隨云臺(tái)做偏航360度和俯仰±60度的二維轉(zhuǎn)動(dòng),可以獲得月球背面著陸區(qū)360度高分辨率全景圖像。地形地貌相機(jī)另一個(gè)重要的科學(xué)任務(wù),是跟蹤拍攝巡視器的狀態(tài)。通過(guò)這一抹“深情”注視,能夠獲取巡視器圖像,是對(duì)巡視器最直觀(guān)的觀(guān)測(cè)。
 
相機(jī)的圖像傳感器對(duì)環(huán)境要求較嚴(yán)格,溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致信噪比降低,影響圖像品質(zhì)。然而,月球表面熱環(huán)境惡劣,月球赤道日下點(diǎn)附近溫度可以達(dá)到120℃以上。記者了解到,“嫦娥四號(hào)”地形地貌相機(jī)經(jīng)過(guò)熱控后的工作溫度為-40℃~55℃。在科研人員努力下,地形地貌相機(jī)在70℃的高溫實(shí)驗(yàn)中性能不下降,電子噪聲出現(xiàn)微小增加。同時(shí)為了更好地完成科學(xué)任務(wù),在“嫦娥四號(hào)”執(zhí)行任務(wù)中,地形地貌相機(jī)工作一段時(shí)間后將擇機(jī)進(jìn)行“避暑”。
 
除此之外,地形地貌相機(jī)還需應(yīng)對(duì)深空宇宙射線(xiàn)輻射、劇烈的振動(dòng)和沖擊等力學(xué)環(huán)境。在“嫦娥四號(hào)”任務(wù)中,地形地貌相機(jī)對(duì)探測(cè)器的各種響應(yīng)特性參數(shù)進(jìn)行了分析和試驗(yàn)摸底,開(kāi)展了彩色定標(biāo)、平場(chǎng)定標(biāo)和絕對(duì)輻射定標(biāo);針對(duì)月平面以上為全黑背景的場(chǎng)景特征,進(jìn)行了自動(dòng)曝光算法設(shè)計(jì)。
 
那么,有效載荷地形地貌相機(jī)與有效載荷全景相機(jī)在科學(xué)任務(wù)上有何不同?
 
“主要性能基本一致。”除此之外,鐘杰表示,前者是單目相機(jī),安裝于著陸器上,扮演著“踞點(diǎn)”的角色;后者雙目,從結(jié)構(gòu)到1.5米的離地高度都是要盡可能模擬人眼觀(guān)察效果,并會(huì)帶著人類(lèi)的好奇心前往巡視區(qū)探索,如哨兵一般,在到達(dá)預(yù)設(shè)位置后,還要“回眸”,與地形地貌相機(jī)“對(duì)視”。
 
鐘杰認(rèn)為,此次任務(wù)比較大的一個(gè)挑戰(zhàn)在于,2013年完成“嫦娥三號(hào)”任務(wù)后,科研人員投入到各個(gè)不同的科研項(xiàng)目中,時(shí)隔4年重新啟動(dòng),人員、物資、設(shè)備都要從“戰(zhàn)備”狀態(tài)重新進(jìn)入“戰(zhàn)斗”狀態(tài),“體能”“戰(zhàn)術(shù)”都經(jīng)歷了調(diào)整。“但好在新團(tuán)隊(duì)成員中有七八成都是4年前的合作伙伴,所以磨合期很短,三四個(gè)月團(tuán)隊(duì)就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。嚴(yán)慎細(xì)實(shí)的工作作風(fēng),也在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部得到秉承。”
 
2009年“嫦娥三號(hào)”地形地貌相機(jī)立項(xiàng)時(shí),鐘杰還是光電所助理研究員,十年走來(lái),他認(rèn)為自己與團(tuán)隊(duì)一起,收獲了豐富的人生經(jīng)歷。“嫦娥地形地貌相機(jī)就像是光電所在深空領(lǐng)域的發(fā)令槍?zhuān)S著項(xiàng)目的進(jìn)展,各團(tuán)隊(duì)成員的崗位職責(zé)在變化,能力也在增強(qiáng)。”

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