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嫦娥四号全景相机解读:“大眼睛”将在月球背面进行巡视勘查

2019-01-11 09:17来源:科学网 www.sciencenet.cn

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  嫦娥四号搭载的全景相机(来源:中科院西安光机所)

  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记者,此次搭载的两个全景相机都在巡视器的桅杆上,距月面的距离是1.5米,这相当于一个正常人眼睛离地面的距离。“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,在工作中它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。由于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。

  杨建峰介绍道,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,相当于起到一个预先引导的作用。”杨建峰说。

  作为嫦娥三号任务圆满成功的见证,全景相机拍摄到了着陆器上鲜艳的五星红旗。杨建峰表示,此次嫦娥四号的全景相机还会再次拍摄国旗,传回地球的照片以彩色为主。

  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,全景相机做了充足准备。由于附着于航天器的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做了一个模拟月尘,它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洒落到全景相机的镜头玻璃上。当模拟月尘已经洒落相当多时,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,并没有受到月尘的困惑。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:当月尘太让镜头变脏的时候,全景相机的自动曝光功能会自动增加曝光时间,从而不影响全景相机正常工作。同时,曝光控制也可以地面遥控,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。

  根据月球环境要求,全景相机在设计的时候充分考虑到各种因素,采用特殊的控温措施,可以保证在零下40度到零上55度温度范围内正常工作。

  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,可以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照,让全景相机在月面环境下正常工作。”杨建峰说。

[责编:毕孝斌]

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