人类首次打卡月球背面,这只“眼睛”由新葡京棋牌下载团队研制

发布时间:2019-01-04来源:新葡京棋牌下载资讯办编辑:柯溢能 刘苏蒙 王湛1382

1月3日10时26分, 嫦娥四号探测器成功在月球背面着陆,这是人类探测器首次在月球背面软着陆。

这个时候,北京航天飞控中心,爆发出了雷鸣般掌声。

而在现场的新蒲京棋牌光电科学与工程学院教授徐之海,却不敢鼓掌,因为大屏幕上还没显示出嫦娥四号着陆的实拍画面。

这个画面,按预定计划,由在嫦娥四号探测器搭载的降落相机光学镜头拍摄。这个镜头,由徐之海团队研制。

“由于信号传递的原因,嫦娥四号降落到月球地面的照片,过了几分钟后才传回来,这时,我砰砰砰跳的心才平静下来。”这张照片,也就是昨天资讯联播中播放的嫦娥四号降落月球的第一眼画面。

嫦娥四号探测器月球背面软着陆后降落相机镜头拍摄的图像

嫦娥四号降落月球背面时的第一眼,由新葡京棋牌下载团队设计的镜头拍摄

在嫦娥四号降落过程中,降落相机的光学镜头是嫦娥四号观看月球的“眼睛”。这只“眼睛”帮助嫦娥四号判断月球表面的地貌情况,避开那些“危险地带”,选择安全的着陆位置。

左图为嫦娥四号中继星双分辨率相机,右图为嫦娥四号降落相机光学镜头

徐之海说,月球表面有很多斜坡和陨石坑。嫦娥四号要想在月球的“刀山火海”中平稳地着陆,这只“眼睛”作用巨大。

为了保护好这只“眼睛”,使它能在太空中正常地工作,徐之海团队做了不少努力。

  徐之海告诉记者,太空环境中充斥着各种辐射,所以“眼睛”的镜片采用的是防辐射玻璃。它的镜筒是由钛合金制作的,钛合金是一种高强度、高刚度的轻质金属材料,同时它具有和玻璃相似的热膨胀率——这保证了在太空极端环境下,“眼睛”的高清晰成像质量。

  除此之外,因为在地面组装的镜头内部会有空气,进入到太空的真空环境中,镜头里面的空气会和外部环境形成压差造成变形,导致像质下降,甚至破坏。为此,徐之海团队在镜头上专门设计了透气孔,使镜头的内外部环境达到平衡,保证可靠性。

在中继星上唯一的光学相机系统,拍摄了地月合影

除了降落相机,徐之海团队还为“鹊桥”号中继星研发了光学相机系统。“鹊桥”号中继星是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星。它为嫦娥四号的着陆器和月球车提供地月中继通信支撑,该相机系统也是“鹊桥”号中继星上唯一的相机系统。

“这套光学相机系统由三部分组成——双分辨率相机、天线监视相机、相机控制器”,徐之海说,“这套相机系统不到3公斤,相比于此前其他方案中15公斤的相机系统,为搭载其他有效载荷省出了不少配重。”

天线监视相机是非常重要的另一只“眼睛”。它可以看到“鹊桥”号中继星天线的展开状态,而天线能否正常工作决定着嫦娥四号与地面能否顺利通信。

双分辨率相机也是具有挑战的一个部分,它的概念由徐之海团队提出。

由于在太空中存在“冷焊”现象(空间环境中精密配合的运动部件粘结在一起),变焦镜头至今无法在星载环境中可靠应用。

在太空环境中,为满足在一个相机中同时实现高分辨率和大视场成像的需求,又要避免使用变焦镜头的难题,徐之海团队创造性提出双分辨率相机的设计理念,通过一次成像得到两张照片,实现了“大场景”与“大特写”的同时成像。

这个相机还首次从拉格朗日L2点拍摄了“地月合影”,从这个位置望过去,地球是月球的约一半大小。

2018年7月14日在地月拉格朗日L2点附近首次获取了地月合影 

徐之海说,“鹊桥”号中继星所处的地月拉格朗日L2点是地球和月球的引力平衡点,因此,“鹊桥”号需很少的能量便能在此长时间运转。

徐之海向记者透露,中继星光学观测相机系统后续还将在2019年下半年择机开展拓展成像试验,期待届时能有更精彩的表现。

徐之海团队部分成员(前排左起冯华君教授、徐之海教授、岑兆丰教授,后排左起蒋婷婷助理、边美娟工程师、李奇副教授、李晓彤教授、陈跃庭副研究员) 

(文/柯溢能 刘苏蒙 王湛/图片有受访者提供

 


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