日前，我國“嫦娥四號”完成了人類首次月球背面軟著陸和巡視探測，中科院光電所副研究員鐘杰告訴《中國科學報》， “嫦娥四號”地形地貌相機與“嫦娥三號”面臨不同挑戰(zhàn)，這次是首次從月表拍下月球背面的地貌。
鐘杰介紹，地形地貌相機分辨率為400萬像素，主要由相機箱體、光學鏡頭和電子學組件等部分構(gòu)成，安裝在著陸器頂端的相機指向機構(gòu)（云臺）上。當“嫦娥四號”在月球表面實現(xiàn)軟著陸并完成兩器分離后，相機指向機構(gòu)進行展開，此時地形地貌相機距月球表面2.5米。
地形地貌相機能夠隨云臺做偏航360度和俯仰±60度的二維轉(zhuǎn)動，可以獲得月球背面著陸區(qū)360度高分辨率全景圖像。地形地貌相機另一個重要的科學任務(wù)，是跟蹤拍攝巡視器的狀態(tài)。通過這一抹“深情”注視，能夠獲取巡視器圖像，是對巡視器最直觀的觀測。
相機的圖像傳感器對環(huán)境要求較嚴格，溫度過高會導(dǎo)致信噪比降低，影響圖像品質(zhì)。然而，月球表面熱環(huán)境惡劣，月球赤道日下點附近溫度可以達到120℃以上。記者了解到，“嫦娥四號”地形地貌相機經(jīng)過熱控后的工作溫度為-40℃~55℃。在科研人員努力下，地形地貌相機在70℃的高溫實驗中性能不下降，電子噪聲出現(xiàn)微小增加。同時為了更好地完成科學任務(wù)，在“嫦娥四號”執(zhí)行任務(wù)中，地形地貌相機工作一段時間后將擇機進行“避暑”。
除此之外，地形地貌相機還需應(yīng)對深空宇宙射線輻射、劇烈的振動和沖擊等力學環(huán)境。在“嫦娥四號”任務(wù)中，地形地貌相機對探測器的各種響應(yīng)特性參數(shù)進行了分析和試驗摸底，開展了彩色定標、平場定標和絕對輻射定標；針對月平面以上為全黑背景的場景特征，進行了自動曝光算法設(shè)計。
那么，有效載荷地形地貌相機與有效載荷全景相機在科學任務(wù)上有何不同？
“主要性能基本一致。”除此之外，鐘杰表示，前者是單目相機，安裝于著陸器上，扮演著“踞點”的角色；后者雙目，從結(jié)構(gòu)到1.5米的離地高度都是要盡可能模擬人眼觀察效果，并會帶著人類的好奇心前往巡視區(qū)探索，如哨兵一般，在到達預(yù)設(shè)位置后，還要“回眸”，與地形地貌相機“對視”。
鐘杰認為，此次任務(wù)比較大的一個挑戰(zhàn)在于，2013年完成“嫦娥三號”任務(wù)后，科研人員投入到各個不同的科研項目中，時隔4年重新啟動，人員、物資、設(shè)備都要從“戰(zhàn)備”狀態(tài)重新進入“戰(zhàn)斗”狀態(tài)，“體能”“戰(zhàn)術(shù)”都經(jīng)歷了調(diào)整。“但好在新團隊成員中有七八成都是4年前的合作伙伴，所以磨合期很短，三四個月團隊就進入穩(wěn)定狀態(tài)。嚴慎細實的工作作風，也在團隊內(nèi)部得到秉承。”
2009年“嫦娥三號”地形地貌相機立項時，鐘杰還是光電所助理研究員，十年走來，他認為自己與團隊一起，收獲了豐富的人生經(jīng)歷。“嫦娥地形地貌相機就像是光電所在深空領(lǐng)域的發(fā)令槍，隨著項目的進展，各團隊成員的崗位職責在變化，能力也在增強。”
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