微小相機(jī)揭秘“嫦娥二號(hào)”的飛天之旅

　　中新網(wǎng)10月1日電 嫦娥二號(hào)繞月探測(cè)衛(wèi)星10月1日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)在太空中點(diǎn)火與地面試驗(yàn)的情形是否一樣？太陽(yáng)翼帆板在太空真空及失重環(huán)境下展開與在地面上展開有什么不同？定向天線在奔月飛行中如何保持一直正對(duì)著地球？此次嫦娥二號(hào)衛(wèi)星上配備的三臺(tái)微小相機(jī)將揭開這些問題的謎底。

　　據(jù)了解，這三臺(tái)小相機(jī)分別對(duì)衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)、太陽(yáng)翼和定向天線進(jìn)行成像，并獲取的清晰圖像。另外，為了幫嫦娥三號(hào)衛(wèi)星探路，對(duì)著陸器軟著陸進(jìn)行先期技術(shù)驗(yàn)證，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星還配置了一臺(tái)降落相機(jī)。

　　由于“嫦娥二號(hào)”原本是“嫦娥一號(hào)”的備份衛(wèi)星，因此兩顆星不僅在外形和質(zhì)量上都沒有太大區(qū)別，而且整個(gè)星的技術(shù)狀態(tài)沒有做過多改動(dòng)，可508所微小相機(jī)組負(fù)責(zé)研制的這四臺(tái)小相機(jī)卻是輔助“嫦娥二號(hào)”走穩(wěn)飛天路的全新裝備。

　　衛(wèi)星主發(fā)動(dòng)機(jī)是衛(wèi)星在太空中進(jìn)行軌道調(diào)整的唯一動(dòng)力，其作用相當(dāng)于汽車引擎。衛(wèi)星在奔月途中的軌道調(diào)整、接近月球時(shí)的減速、在軌運(yùn)行時(shí)改變軌道高度等關(guān)鍵動(dòng)作都需要靠主發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火來(lái)完成。如果發(fā)動(dòng)機(jī)因出現(xiàn)故障而失去工作能力，那么衛(wèi)星就會(huì)失去控制，壽命即告終結(jié)。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)視一般通過遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，為了更好地了解發(fā)動(dòng)機(jī)在太空中的實(shí)際工作狀況，專門給主發(fā)動(dòng)機(jī)配備了一臺(tái)監(jiān)視相機(jī)，拍攝發(fā)動(dòng)機(jī)工作的視頻圖像，供設(shè)計(jì)師參考。

　　定向天線是針對(duì)月球探測(cè)的特殊需要設(shè)計(jì)的天線，用于將衛(wèi)星自身的各種信息和探測(cè)數(shù)據(jù)傳回地面接收站，是衛(wèi)星與地球連接的紐帶。與地球衛(wèi)星天線固定安裝不同，“嫦娥二號(hào)”定向天線要在月球圍繞地球轉(zhuǎn)、衛(wèi)星圍繞月球飛的三體運(yùn)動(dòng)環(huán)境下，始終保持對(duì)準(zhǔn)地球。也就是說(shuō)，在衛(wèi)星繞月飛行過程中，定向天線要隨著衛(wèi)星位置的變化不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，以保持始終對(duì)準(zhǔn)地球，否則地面站將無(wú)法接收衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)。

　　通過嫦娥一號(hào)衛(wèi)星成功探月的檢驗(yàn)，證明這一天線機(jī)構(gòu)可以達(dá)到使用要求，但其實(shí)際工作狀態(tài)如何？有沒有改進(jìn)的余地？了解這些問題對(duì)航天技術(shù)的發(fā)展、及對(duì)后續(xù)其他星球探測(cè)器的設(shè)計(jì)非常有益。由于定向天線可以360度旋轉(zhuǎn)，活動(dòng)半徑大，監(jiān)視相機(jī)采用了超廣角鏡頭，可以覆蓋定向天線全部活動(dòng)范圍。

　　太陽(yáng)翼帆板是衛(wèi)星的能量來(lái)源，也是影響衛(wèi)星工作壽命的另一個(gè)關(guān)鍵部件。衛(wèi)星發(fā)射時(shí)太陽(yáng)翼處于折疊狀態(tài)，星箭分離后展開，在衛(wèi)星飛行過程中還要不斷調(diào)整方向，以跟蹤太陽(yáng)，使太陽(yáng)翼獲取足夠的能量，供衛(wèi)星完成成像等各項(xiàng)任務(wù)。太陽(yáng)翼展開及在地、月、星三體運(yùn)動(dòng)中保持對(duì)日定向的過程比較復(fù)雜，較其他系統(tǒng)更容易出現(xiàn)故障，雖然在地面做過充分的試驗(yàn)驗(yàn)證，但仍不能保證在太空中100%可靠。而第三臺(tái)監(jiān)視相機(jī)可以拍攝太陽(yáng)翼展開及工作過程，獲取的圖像資料供技術(shù)人員進(jìn)行深入研究，對(duì)改進(jìn)太陽(yáng)翼設(shè)計(jì)、提高整星可靠性非常有益。

　　不僅如此，三臺(tái)監(jiān)視相機(jī)還可以在衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制的配合下，拍攝地球和月球圖像。為了捕捉到漂亮的太空?qǐng)D片，監(jiān)視相機(jī)都采用了彩色圖像傳感器，并分別采用了超廣角、中焦和長(zhǎng)焦鏡頭。通過相機(jī)在不同位置、不同距離以不同視角拍攝地球和月球，使我們可以看到多幅風(fēng)格各異的地球和月球風(fēng)光照片。

　　實(shí)現(xiàn)月面軟著陸是探月二期工程的主要目標(biāo)之一，著陸器在降落過程中將根據(jù)圖片自主避開不適于降落的地點(diǎn)，“臨機(jī)決斷”選擇一塊適宜降落的平坦表面。因此，降落相機(jī)的性能是影響著陸器軟著陸能否成功的一個(gè)關(guān)鍵因素。降落相機(jī)可根據(jù)需要選擇清晰拍攝或快速拍攝工作模式對(duì)月面拍攝。由于月面目標(biāo)均為灰色，此相機(jī)為黑白相機(jī)。嫦娥二號(hào)衛(wèi)星在飛行中將把軌道高度降低到15公里的高度，對(duì)這樣一臺(tái)全新設(shè)計(jì)的降落相機(jī)的性能進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)，為將來(lái)嫦娥三號(hào)的探月征程打好前戰(zhàn)。

　　雖然這四臺(tái)相機(jī)都只有手掌大小，每臺(tái)重量?jī)H三、四百克，看起來(lái)與我們平常用的數(shù)碼相機(jī)相差無(wú)幾，但集成了光、機(jī)、電、熱等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)和自動(dòng)拍攝、實(shí)時(shí)圖像壓縮等智能化功能，能應(yīng)付惡劣的太空輻射、溫度環(huán)境，能承受發(fā)射時(shí)的強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng)。為了節(jié)約系統(tǒng)資源，減少對(duì)數(shù)傳的壓力，微小相機(jī)采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮算法，在高壓縮比的同時(shí)還能保證圖像的高質(zhì)量。根據(jù)任務(wù)目標(biāo)的不同，四臺(tái)微小相機(jī)均進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)，各有所長(zhǎng)，具備“動(dòng)靜相宜”的拍攝能力，并做到了長(zhǎng)壽命、高可靠，是真正超便攜的航天相機(jī)。 (楊艷 胡永富）