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20190114中国科学报:全景相机:在月球背面巡视勘查

时间:2019-01-14  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

  

嫦娥四号全景相机 中科院西安光机所供图

    在嫦娥四号月球车搭载的4台科学载荷中,由中科院西安光机所研制的全景相机将延续嫦娥三号的配置。面对人类首次在月球背面的软着陆和巡视探测任务,全景相机将承担着陆器和巡视器的互相拍摄、巡视器对月球背面的巡视勘察两项工程任务,以及月球背面巡视区形貌与地质构造调查的科学任务。

  中科院西安光机所研究员杨建峰告诉《中国科学报》,此次搭载的两个全景相机都在巡视器的桅杆上,与月面的距离是1.5米,这相当于一个正常人眼睛离地面的高度。“两个全景相机之间的距离是270毫米,这就像是人类的两个眼睛,能够仔细观察月球的地形地貌,在巡视器往前走的时候可以判断距离。”

  全景相机可以360度旋转拍摄周边图像,在工作中将拍摄几十上百张图片,再拼接出整个地形地貌的全部形态。全景相机的各项技术保证,实现了代替人类“身临其境”观察月球的功能,可以达到“所见即所得”的效果。

  据了解,全景相机还可以帮助光谱仪、雷达选择目标。“雷达主要看地下的东西,但是上下之间有一定的关系,全景相机可以让它们认识到观察的物体形态,起到一个预先引导的作用。”杨建峰说。

  据杨建峰透露,嫦娥四号搭载的全景相机其实在嫦娥三号发射之前就已经做好了,“一直放在真空的环境中,每半年拿出来检测一次,性能还是与以前一样好”。启动嫦娥四号任务后,全景相机与其他科学载荷一样,作了相关实验。

  例如针对月尘影响,全景相机作了充足准备。由于附着于航天器各种表面上的月尘可能引起很多故障,杨建峰和团队成员请国家天文台制作了模拟月尘,其成分与月尘基本一致。

  “我们比较担心的是月尘对全景相机图像清晰度的影响。为了在地面仿真月尘对全景相机工作的影响,我们把模拟月尘均匀撒落到全景相机的镜头玻璃上。当模拟月尘撒落相当多时,相机依然能够正常工作,表明全景相机有较强的抗月尘能力。5年以前,嫦娥三号全景相机在月面工作时,并没有受到月尘的影响。虽然嫦娥四号和嫦娥三号落月的具体地点不同,但相机面临的月尘影响基本相当,因此,我们并不担心月尘对嫦娥四号全景相机的影响。”杨建峰说。

  月尘对全景相机带来的另一个影响是降低全景相机的通光量,造成相机曝光不足。为此,全景相机增加了自动曝光控制功能:当月尘让镜头变脏时,全景相机的自动曝光功能会自动增加曝光时间,从而不影响正常工作。同时,曝光控制也可以经地面遥控,由全景相机在月面执行。两种措施双管齐下,保证全景相机的在轨正常运行。

  作为在太空中工作的全景相机,杨建峰不仅为它量身定做了合适的电子学元器件,连全景相机的结构材料都与众不同。“我们采用了特殊的钛合金,可降低月面温度大范围变化对全景相机成像质量的影响,同时电子元器件还能抗辐射,让全景相机在月面环境下正常工作。”杨建峰说。