作者:何静 来源:中国科学报 发布时间:2020/12/4 21:28:07
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中科院助力“嫦娥五号”落月完成科学探测
12月3日23时10分,嫦娥五号顺利将携带月壤的上升器送入到预定环月轨道,成功实现我国首次地外天体起飞。中科院上海技术物理研究所研制的三台有效载荷——激光测距测速敏感器、激光三维成像敏感器,嫦娥五号月球矿物光谱分析仪,助力嫦娥五号稳稳落月并完成既定科学探测任务。
 
稳稳落月:嫦娥五号有双“火眼金睛”
 
中科院上海技术物理研究所研制的激光测距测速敏感器、激光三维成像敏感器是姿态控制(GNC)分系统的重要单机,是探测器能够成功软着陆月球表面的重要技术保障。中科院上海光机所承担了两个系统中的核心组件——三台激光器的研制工作。依靠中科院上海技物所和中科院上海光机所王牌“激光兄弟连”的这些看家法宝,“嫦娥”有了一双火眼金睛,稳稳落月。
 
上海技物所副所长、月球与深空探测系列载荷指挥舒嵘说:“嫦娥五号的测距敏感器和三维敏感器功能上继承了嫦娥三号、四号的姿态控制(GNC)分系统特点,不但减轻了重量,进一步提高了可靠性,还新增了测速功能。”
 
“我们在国际首次实现在软着陆阶段使用激光多普勒测速技术进行三个方向速度测量,且只用了6kg重量。敏感器为什么要加激光测速功能呢?”嫦娥五号激光三维成像敏感器、激光测速敏感器主任设计师,上海技物所研究员徐卫明说,“激光的波长更短,同样的速度产生的多普勒频率就更大,能够提供更高的速度测量精度,激光测速会是将来的技术发展方向。对GNC系统来说,有足够高精度的速度数据引入,控制落月的时候就可以更平稳。”
 
据介绍,在距离月球20公里时,激光测距测速敏感器测距功能开启,提前获取了轨道下降段月表高度信息,测距各通道数据衔接完美。当距离高度缩短降低到2.5公里,着陆器建立对月降落姿态时,激光测距测速敏感器测速功能开机,以0.1米/秒的精度开始测量着陆器的降落速度,提供给导航系统,保证着陆器以稳定的速度平稳降落到月球。
 
科学探测:嫦娥五号的特殊使命
 
如果说,敏感器是“嫦娥五号”落月的“避障雷达”,那么,月球矿物光谱分析仪就是带着科学探测目标飞往月球的“特殊乘客”。
 
月球矿物光谱分析仪是探测器有效载荷之一,对月球表面着陆采样区进行光谱探测和矿物组成分布分析。
 
12月2日5时06分,上海技物所研制科学载荷月球矿物光谱分析仪开机,并圆满完成了对采样区的光谱成像和红外光谱探测任务,这些工作既可研究“挖土”区的物质组成与分布,也有助于对"挖土"位置的土壤特性进行精细分析与研究。
 
“相对于嫦娥三号、四号的同类载荷,嫦娥五号矿物光谱分析仪的光谱范围进一步拓展,覆盖了羟基谱段,具备探测水化合物的能力。”嫦娥五号月球矿物光谱分析仪主任设计师、上海技物所研究员何志平说:“月球上水的赋存状态信息很重要。正好我们仪器覆盖了这个谱段,这样就具备了判断分析的能力。”
 
此外,嫦娥五号月球矿物光谱分析仪还新增了二维指向功能,集成了一个可以摇摆指向的光学反射镜,能够方便地选择需要探测的目标。
 
何志平解释说:“原来我们的探测视角是固定的,现在增加可二维转动的反射镜后,就相当于给仪器装了个可灵活运动的‘脖子’,可以俯仰、左右两维摇头,如果看到了感兴趣的目标,就可以仔细观测。”
 
 
嫦娥五号月球矿物光谱分析仪(中科院上海技物所供图)
 
 
科研人员正在测试月球矿物光谱分析仪(中科院上海技物所供图)
 
 

 

 
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