經過約19小時月面採樣，嫦娥五號順利完成月球「挖土」。此刻，月壤樣本正由嫦娥五號送往地球。在這背後，中科院上海技物所研製的月球礦物光譜分析儀、雷射測距測速敏感器和雷射三維成像敏感器表現出色，也離不開同濟大學航天測繪遙感與深空探測研究團隊的貢獻。
「兩臺雷射敏感器相當於汽車的避障雷達，是嫦娥五號的『開路先鋒』，月球礦物光譜分析儀則是汽車上的乘客，不僅獲得了採樣區的光譜圖像和紅外信息，還採集到了月面原生態環境下的光譜數據。」上海技物所副所長、月球與深空探測系列載荷指揮舒嶸說。
嫦娥五號落月之前，微微停頓後才果斷降落，仿佛先「定睛一看」，心中有數，落月不慌。「我們團隊自主研究的遙感空間信息可信度理論方法，以高可信度探測出威脅安全軟著陸的月石月坑障礙。」同濟大學童小華教授說。
即使0.1米/秒的變化也能分辨
12月1日23時11分，嫦娥五號成功自主軟著陸於月球正面風暴洋呂姆克山脈以北地區。
「嫦娥五號開始執行任務的那一刻起，我們就得到了著陸器跟月球之間的距離信息。」舒嶸介紹，距離信息是一個核心參數，這對於嫦娥五號的自主控制來說是非常關鍵的。上海技物所的兩臺雷射敏感器，實現了從遠距離測量到20公裡的降落距離測量，再到2.4公裡的速度測量，最後到100米的避障懸停，實現了漂亮連貫的接力動作。
據介紹，在嫦娥三號和嫦娥四號時，已經實現了雷射測距和雷射三維成像，但嫦娥五號需要攜帶更多載荷，因此對雷射器重量的要求比較苛刻。「對有繼承性的儀器，我們主要做的是『減重』和提高可靠性，與嫦娥三號和嫦娥四號同類產品相比，嫦娥五號的雷射測距敏感器和三維成像敏感器減重30%，但卻新增了雷射測速的功能。」嫦娥五號雷射測速敏感器/雷射三維成像敏感器主任設計師、上海技物所研究員徐衛明說。
坑坑窪窪的月球表面有點像戈壁灘，嫦娥五號在降落過程中還需克服發動機的微震動，這些因素都會引起信號的衰減，給測速帶來不小的難題。上海技物所研製的雷射測距測速敏感器不僅「不辱使命」，還實現了國際上第一次在地外行星軟著陸時，使用雷射都卜勒測速技術進行三個正交方向的速度測量。「這一測速精度達到0.1米/秒，我們只用了6千克的重量資源就完成了三個方向的速度測量。也就是說，著陸器的速度即使發生了0.1米/秒的變化，測速敏感器也能把它分辨出來。測速精度越高，落月也就更穩。」
據介紹，嫦娥五號在懸停避障階段，雷射三維成像敏感器開機工作，成功獲取雷射點雲圖像，順利完成障礙物識別，快速平移6米後安全著陸。
礦物光譜信息助力判斷月壤成分
12月2日5時06分，上海技物所研製的月球礦物光譜分析儀順利開機，對月球「挖土」區進行了光譜成像和紅外光譜探測。
「嫦娥三號和嫦娥四號的月球車攜帶過紅外成像光譜儀，其紅外光譜探測範圍達到2.4微米，而嫦娥五號的月球礦物光譜分析儀，光譜範圍拓展到了3.2微米，從而具備了探測水化合物的能力。」嫦娥五號月球礦物光譜分析儀主任設計師、上海技物所研究員何志平說，紅外成像光譜儀不具備自主選擇目標進行探測的能力，只能依靠月球車去調整姿態，而月球礦物光譜分析儀通過集成一個可轉動搖擺的光學反射鏡，如果看到感興趣的目標，比如礦石，就可指向它，有針對性地進行探測。
何志平介紹，月球礦物光譜分析儀獲得的科學數據還可以結合未來實驗室對於月面樣品的測試分析，對月球進行深入研究。「由於從來沒有人類活動，嫦娥五號落月區的月面一直是原生態的，對採樣前後的光譜和圖像信息進行比較，這有利於月球演化的科學研究。」
嫦娥五號的採樣點與美國、前蘇聯選擇的不一樣，它的月面物質更年輕。月球礦物光譜分析儀獲得光譜信息後，科學家就能初步判斷月壤的成分。「這就像是野外勘探，如果有了光譜信息，採樣時也就有了可選擇的參考。」何志平說。
綜合實驗場將繼續服務後續工程
相較於嫦娥三號、四號任務，嫦娥五號任務對於探測器著陸點的位置精度和平整度有空前高的要求：著陸區域內應沒有太高的凸起，沒有太深的凹坑，坡度也要符合任務要求。在落月時，探測器在飛到距離月面100米時懸停，雷射三維成像敏感器在懸停時提供月面著陸區的精確三維圖像，選定著陸點實現「精避障」；最終著陸於月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區。
同濟大學童小華教授領銜的「航天測繪遙感與深空探測研究團隊」，由同濟大學測繪、土木、信息、物理等多學科成員組成。團隊多年自主研究的遙感空間信息可信度理論方法，突破航天探測場景靜態要素可信度量、太空飛行器實時動態數據可信處理和海量遙感空間數據產品可信評估難題，實現雷射三維遙感測量的質量提升。
同濟大學航天測繪遙感與深空探測研究團隊與中科院上海技物所團隊歷經十餘年合作，在同濟大學嘉定校區內，建設了航天雷射器載荷檢校與障礙探測驗證地面綜合實驗場，相繼完成了嫦娥三號、嫦娥四號、嫦娥五號等著陸避障雷射三維成像系統全系列產品二十餘次檢校與障礙探測驗證任務。
童小華教授介紹，已建成佔地三萬多平方米的月球與深空探測精密測繪綜合實驗場。將來，實驗場將繼續服務後續嫦娥工程，以及合作開展我國月球南極探測、火星探測和小行星探測研究。
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