天問一號如何拍下「地月同框」?專家解讀來了

2020-07-30 中國青年報

今天是我國首個火星探測器天問一號離開地球的第6天,距離地球已超百萬公裡。7月28日,國家航天局發布一張照片,這是天問一號火星探測器上的光學導航敏感器7月27日在離地球120萬公裡處拍攝的,以此向地月家園說再見。

在這幅黑白合影圖像中,地球與月球一大一小,均呈新月狀,在茫茫宇宙中相互陪伴。「地月」同框,一大一小像極了兩個笑臉。

天問一號如何拍下「地月同框」?專家解讀來了

不少網友疑惑為何照片中的地球也是月牙形狀?中國航天科技集團八院探測器研製專家告訴記者,這其實是陽光照射角度的問題,照射的正面有光,背面則是暗面,簡單來說就是:亮亮的月牙是白天,黑色陰影的地方是晚上。

「探測器在太空中,就像輪船航行在茫茫大海上,不同的是飛離地球後沒有衛星導航系統指引。」八院專家說,與傳統的無線電導航不同,光學自主導航可以通過圖像目標識別和特徵提取,完成位置、速度等導航信息的獲取。這也是支撐我國未來進一步走向宇宙更遠空間的重要技術之一。

在基於地面無線電導航實現精確定位的基礎上,中國航天科技集團八院研製團隊給探測器配備了光學導航敏感器,並對深空探測相關光學導航方法進行工程驗證。這個光學導航敏感器安裝在探測器上,可以在飛近火星的過程中通過對火星成像,利用火星圖像計算火星的形心位置和視半徑大小,結合估計算法獲取探測器相對於火星的實時位置和速度信息。此次地月成像即由光學導航敏感器自主曝光拍攝完成。

「光學導航敏感器就好比探測器的『眼睛』。」中國航天科技集團八院控制所光學導航專家打了個比方,「有了這雙明亮的『眼睛』,探測器也就有了自主能力,可以自己看著飛向目的地。」

探測器在飛近火星的過程,八院研製團隊將裝有長焦鏡頭的導航敏感器當作一隻「千裡眼」,最遠可以在1000萬公裡的距離識別火星,還能自主適應火星從點目標到面目標、從弱目標到強目標的火星圖像提取,從而實現即使沒有外部導航信息,也能夠在深空飛行中自主找到前進的道路。有了明亮的「眼睛」,「天問一號」就可以看著火星再踩下「剎車」。這種光學自主導航技術也將為我國後續深空探測任務的開展打下堅實基礎。

7月23日12時41分,我國在海南島東北海岸中國文昌航天發射場,用長徵五號遙四運載火箭成功發射首次火星探測任務天問一號探測器,開啟火星探測之旅,邁出了我國行星探測第一步。來自國家航天局的消息稱,天問一號將飛行7個月左右可抵達火星。(中青報·中青網記者 邱晨輝)

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