微小相機(jī)揭秘“嫦娥二號”的飛天之旅

　　中新網(wǎng)10月1日電 嫦娥二號繞月探測衛(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)動機(jī)在太空中點火與地面試驗的情形是否一樣？太陽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著地球？此次嫦娥二號衛(wèi)星上配備的三臺微小相機(jī)將揭開這些問題的謎底。

　　據(jù)了解，這三臺小相機(jī)分別對衛(wèi)星發(fā)動機(jī)、太陽翼和定向天線進(jìn)行成像，并獲取的清晰圖像。另外，為了幫嫦娥三號衛(wèi)星探路，對著陸器軟著陸進(jìn)行先期技術(shù)驗證，嫦娥二號衛(wèi)星還配置了一臺降落相機(jī)。

　　由于“嫦娥二號”原本是“嫦娥一號”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，而且整個星的技術(shù)狀態(tài)沒有做過多改動，可508所微小相機(jī)組負(fù)責(zé)研制的這四臺小相機(jī)卻是輔助“嫦娥二號”走穩(wěn)飛天路的全新裝備。

　　衛(wèi)星主發(fā)動機(jī)是衛(wèi)星在太空中進(jìn)行軌道調(diào)整的唯一動力，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、接近月球時的減速、在軌運行時改變軌道高度等關(guān)鍵動作都需要靠主發(fā)動機(jī)點火來完成。如果發(fā)動機(jī)因出現(xiàn)故障而失去工作能力，那么衛(wèi)星就會失去控制，壽命即告終結(jié)。對發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)視一般通過遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，為了更好地了解發(fā)動機(jī)在太空中的實際工作狀況，專門給主發(fā)動機(jī)配備了一臺監(jiān)視相機(jī)，拍攝發(fā)動機(jī)工作的視頻圖像，供設(shè)計師參考。

　　定向天線是針對月球探測的特殊需要設(shè)計的天線，用于將衛(wèi)星自身的各種信息和探測數(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”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動環(huán)境下，始終保持對準(zhǔn)地球。也就是說，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，以保持始終對準(zhǔn)地球，否則地面站將無法接收衛(wèi)星發(fā)出的信號。

　　通過嫦娥一號衛(wèi)星成功探月的檢驗，證明這一天線機(jī)構(gòu)可以達(dá)到使用要求，但其實際工作狀態(tài)如何？有沒有改進(jìn)的余地？了解這些問題對航天技術(shù)的發(fā)展、及對后續(xù)其他星球探測器的設(shè)計非常有益。由于定向天線可以360度旋轉(zhuǎn)，活動半徑大，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范圍。

　　太陽翼帆板是衛(wèi)星的能量來源，也是影響衛(wèi)星工作壽命的另一個關(guān)鍵部件。衛(wèi)星發(fā)射時太陽翼處于折疊狀態(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，使太陽翼獲取足夠的能量，供衛(wèi)星完成成像等各項任務(wù)。太陽翼展開及在地、月、星三體運動中保持對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驗證，但仍不能保證在太空中100%可靠。而第三臺監(jiān)視相機(jī)可以拍攝太陽翼展開及工作過程，獲取的圖像資料供技術(shù)人員進(jìn)行深入研究，對改進(jìn)太陽翼設(shè)計、提高整星可靠性非常有益。

　　不僅如此，三臺監(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圖片，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，“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)。嫦娥二號衛(wèi)星在飛行中將把軌道高度降低到15公里的高度，對這樣一臺全新設(shè)計的降落相機(jī)的性能進(jìn)行實戰(zhàn)考驗，為將來嫦娥三號的探月征程打好前戰(zhàn)。

　　雖然這四臺相機(jī)都只有手掌大小，每臺重量僅三、四百克，看起來與我們平常用的數(shù)碼相機(jī)相差無幾，但集成了光、機(jī)、電、熱等多項先進(jìn)技術(shù)和自動拍攝、實時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)射時的強(qiáng)烈沖擊和振動。為了節(jié)約系統(tǒng)資源，減少對數(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，四臺微小相機(jī)均進(jìn)行了針對性的設(shè)計，各有所長，具備“動靜相宜”的拍攝能力，并做到了長壽命、高可靠，是真正超便攜的航天相機(jī)。 (楊艷 胡永富）