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中科院上海技術(shù)物理研究所:三載荷助力嫦娥完成落月探土


  來源: 科學(xué)網(wǎng) 時間:2020-12-09 編輯:清風(fēng)
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12月3日23時10分,嫦娥五號順利將攜帶月壤的上升器送入到預(yù)定環(huán)月軌道,成功實現(xiàn)我國首次地外天體起飛。中科院上海技術(shù)物理研究所研制的三臺有效載荷——激光測距測速敏感器、激光三維成像敏感器,嫦娥五號月球礦物光譜分析儀,助力嫦娥五號穩(wěn)穩(wěn)落月并完成既定科學(xué)探測任務(wù)。


嫦娥五號月球礦物光譜分析儀(中科院上海技物所供圖)


穩(wěn)穩(wěn)落月:嫦娥五號有雙“火眼金睛”


中科院上海技術(shù)物理研究所研制的激光測距測速敏感器、激光三維成像敏感器是姿態(tài)控制(GNC)分系統(tǒng)的重要單機,是探測器能夠成功軟著陸月球表面的重要技術(shù)保障。中科院上海光機所承擔(dān)了兩個系統(tǒng)中的核心組件——三臺激光器的研制工作。依靠中科院上海技物所和中科院上海光機所王牌“激光兄弟連”的這些看家法寶,“嫦娥”有了一雙火眼金睛,穩(wěn)穩(wěn)落月。


上海技物所副所長、月球與深空探測系列載荷指揮舒嶸說:“嫦娥五號的測距敏感器和三維敏感器功能上繼承了嫦娥三號、四號的姿態(tài)控制(GNC)分系統(tǒng)特點,不但減輕了重量,進(jìn)一步提高了可靠性,還新增了測速功能?!?


“我們在國際首次實現(xiàn)在軟著陸階段使用激光多普勒測速技術(shù)進(jìn)行三個方向速度測量,且只用了6kg重量。敏感器為什么要加激光測速功能呢?”嫦娥五號激光三維成像敏感器、激光測速敏感器主任設(shè)計師,上海技物所研究員徐衛(wèi)明說,“激光的波長更短,同樣的速度產(chǎn)生的多普勒頻率就更大,能夠提供更高的速度測量精度,激光測速會是將來的技術(shù)發(fā)展方向。對GNC系統(tǒng)來說,有足夠高精度的速度數(shù)據(jù)引入,控制落月的時候就可以更平穩(wěn)?!?


據(jù)介紹,在距離月球20公里時,激光測距測速敏感器測距功能開啟,提前獲取了軌道下降段月表高度信息,測距各通道數(shù)據(jù)銜接完美。當(dāng)距離高度縮短降低到2.5公里,著陸器建立對月降落姿態(tài)時,激光測距測速敏感器測速功能開機,以0.1米/秒的精度開始測量著陸器的降落速度,提供給導(dǎo)航系統(tǒng),保證著陸器以穩(wěn)定的速度平穩(wěn)降落到月球。


科研人員正在測試月球礦物光譜分析儀(中科院上海技物所供圖)


科學(xué)探測:嫦娥五號的特殊使命


如果說,敏感器是“嫦娥五號”落月的“避障雷達(dá)”,那么,月球礦物光譜分析儀就是帶著科學(xué)探測目標(biāo)飛往月球的“特殊乘客”。


月球礦物光譜分析儀是探測器有效載荷之一,對月球表面著陸采樣區(qū)進(jìn)行光譜探測和礦物組成分布分析。


12月2日5時06分,上海技物所研制科學(xué)載荷月球礦物光譜分析儀開機,并圓滿完成了對采樣區(qū)的光譜成像和紅外光譜探測任務(wù),這些工作既可研究“挖土”區(qū)的物質(zhì)組成與分布,也有助于對”挖土”位置的土壤特性進(jìn)行精細(xì)分析與研究。


“相對于嫦娥三號、四號的同類載荷,嫦娥五號礦物光譜分析儀的光譜范圍進(jìn)一步拓展,覆蓋了羥基譜段,具備探測水化合物的能力?!辨隙鹞逄栐虑虻V物光譜分析儀主任設(shè)計師、上海技物所研究員何志平說:“月球上水的賦存狀態(tài)信息很重要。正好我們儀器覆蓋了這個譜段,這樣就具備了判斷分析的能力?!?


此外,嫦娥五號月球礦物光譜分析儀還新增了二維指向功能,集成了一個可以搖擺指向的光學(xué)反射鏡,能夠方便地選擇需要探測的目標(biāo)。


何志平解釋說:“原來我們的探測視角是固定的,現(xiàn)在增加可二維轉(zhuǎn)動的反射鏡后,就相當(dāng)于給儀器裝了個可靈活運動的‘脖子’,可以俯仰、左右兩維搖頭,如果看到了感興趣的目標(biāo),就可以仔細(xì)觀測?!?


關(guān)鍵詞:中科院 有效載荷 嫦娥五號 科學(xué)探測    瀏覽量:1781

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