嫦娥五號帶著月壤從月球起飛回家,這些上海載荷為「挖土」助力

2020-12-06 騰訊網

科研人員正在調試月球礦物光譜分析儀

懸停、避障、落月……12月1日23時11分，嫦娥五號探測器穩穩軟著陸在月球正面風暴洋呂姆克山脈以北地區，整個過程一氣哼成，完美得超出科研人員的想像。落月過程中，上海技物所研製的雷射「雙雄」——雷射測距測速敏感器、雷射三維成像敏感器發揮著重要作用。除此之外，該所為嫦娥「挖土」研發的月球礦物光譜分析儀，能夠檢測表取採樣區的科學數據，為攜帶回國的月壤做分析比對。

都卜勒雷射測速首次「上天」，速度測量精度達0.1米/秒

去月球「挖土」，安穩落月是前提，而姿態控制則是安全落月的前提。雷射「雙雄」是姿態控制（GNC）分系統的重要單機，在著陸器落月過程中，它們將由遠及近陸續開啟，為成功落月提供技術保障。

制嫦娥五號雷射測距測速敏感器和雷射三維成像敏感器

據上海技物所副所長、月球與深空探測系列載荷指揮舒嶸介紹，當「嫦娥五號」落月分為三個階段：當距離月面15千米時，雷射測距測速敏感器的測距功能啟動，通過大能量、窄脈寬雷射來測量著陸器和月面間的距離；當著陸器距離月面約2.5千米時，雷射測距測速敏感器的測速功能開始工作，通過探測雷射回波的頻率信息來測量著陸器相對月面的速度；當著陸器下降到距離月面100米，進入懸停狀態時，雷射三維成像敏感器開機工作，識別障礙物並為確定何處落月提供依據。

和嫦娥三號/四號同類產品相比，嫦娥五號首次在著陸器上增加了雷射測速功能。「雷射測速精度可達0.1米/秒，將三個方向的都卜勒雷射測速的結果反饋給導航系統，可確保太空飛行器著陸更平穩。」嫦娥五號雷射三維成像敏感器/雷射測速敏感器主任設計師徐衛明研究員說。

為了在嫦娥五號加上雷射測速這一新載荷，其他模塊必須「減重」，而承接這一科研任務的徐衛明團隊得從原理樣機做起。團隊通過艱苦攻關，雷射測距和雷射三維敏感器成功「瘦身」30%，都卜勒雷射測速技術也首次在太空導航上得到應用，空間雷射應用系統實現從能量探測模式向頻率探測模式的開拓。

月球礦物光譜分析儀覆蓋羥基光譜，具備探測水合化合物的能力

正如想要研究隕石，就不能忘記研究隕石坑一樣，當2公斤月壤「挖土」現場的情況怎麼樣，都被月球礦物光譜分析儀「掃」了個遍。

研製嫦娥五號月球礦物光譜分析儀

月球礦物光譜分析儀是探測器的有效載荷之一，可對月球表面著陸採樣區進行光譜探測和礦物組成分析。據 嫦娥五號月球礦物光譜分析儀主任設計師何志平研究員透露，嫦娥五號所載的光譜分析儀在光譜上向紅外波段拓展，具體來說從2.4微米拓展到3.2微米，如此一來就把含羥基的水合物的光譜包含在內。也就是說如果夠幸運的話，或許能夠為月球上是否存在水的找到有利證據。

科研團隊調試相關載荷

另外，由於環境不同，採「回家」的月壤賦存狀態也許會發生改變，有了光譜分析儀記錄下它採樣前後原本時的狀態，就能為科學家分析對比提供更多有價值參考。

為了讓月球礦物光譜分析儀放心「赴月」，「80後」小夥楊傑在海南文昌發射基地生活了四個月，悶熱、潮溼、生活三點一線，用他的話來說：「如果開一夜窗，被子能擰出水來，被粉色的螞蟻一咬就是一個大包。」可就是這樣的生活條件，他仍然堅持下來，並出色完成任務。

從嫦娥一號到嫦娥五號，中國探月工程路上多少青年人已經長出了白髮，但正是他們的辛勤工作，才有來之不易的月球「禮物」。

作者：沈湫莎

圖片：上海技物所提供

責任編輯：任荃

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