2013年12月15日13:56
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人民网西安12月15日电（肖翔、杜旭涛）)12月14日21时11分，嫦娥三号探测器成功着陆在月球虹湾区，标志着我国首次实现了在地外天体的软着陆。15日4时35分，嫦娥三号着陆器与巡视器分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。
着陆器和巡视器分离后，两器将互拍照片。那么，要使景物在月球上清楚成像，又该使用何种类型的相机？记者了解到，巡视器上所携带的相机称为全景相机，正是由中国科学院西安光学精密机械研究所（以下简称“西安光机所”）研制。
据西安光机所嫦娥三号全景相机主任设计师、副指挥杨建峰介绍，此次在嫦娥三号任务中，中科院西安光机所研制了两个有效载荷及多个部件，其中全景相机作为巡视器有效载荷，当巡视器与着陆器分离后，拍摄着陆器上鲜艳的五星红旗，是其两项工程任务之一。
12月2日凌晨1点30分，嫦娥三号探月卫星通过长征三号乙型运载火箭，在四川西昌卫星发射中心成功发射。嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器（月球车）组成，其中着陆器定点守候，就位探测，巡视器月面巡游，巡视勘察。而全景相机作为巡视器有效载荷，在嫦娥三号工程中，除拍摄着陆器上的国旗外，同时也承担着随巡视器月面巡视勘测的工程任务和获取月表巡视区的三维图像的科学任务。
据杨建峰介绍，西安光机所研制的相机曾在嫦娥嫦娥一号、嫦娥二号任务中拍摄出世界最全最清晰月面图，但与以往所使用的相机相比，全景相机拥有了环境适应性强、彩色成像、分辨率高等多个特点。
据杨建峰介绍，在月球月面上，白天最高温度可达150摄氏度，晚上最低温度可到-180摄氏度，温差达300多度，因此月面上温度是影响相机工作的重要因素，“相机怎么来适应月面温度，这个是很关键的。”杨建峰说。
杨建峰介绍，由于以往嫦娥一号、嫦娥二号上所携带相机是远距离拍摄，温控环境比较好，而普通数码相机在地面拍摄，其自身温度也比较好。但此次嫦娥三号着陆探测，全景相机是跟随巡视器在月面工作，对温控设备要求比较高。
为了克服月面昼夜温差较大的恶劣环境的影响，全景相机采用独立的温控措施，“月表温度主要分两个，一个是晚上零下100多度，一个是白天零上100多度，晚上相机要收起来，收起来后由巡视器给相机加热，加到零下50度以上，相当于相机能耐到零下50度。”杨建峰说，而在白天时，相机需要工作，科研人员为相机设计了一个温控设备，“相当于相机戴了一顶帽子，这个帽子上有一层特殊的膜，这个膜可以把相机产生的热量散发到冷空间去，以此来解决白天温度问题。”
通过采取独立温控设备，全景相机可在零下50度到零上75度温度范围内生存，在零下20度到零上50度温度范围内开展工作。
首次使用彩色成像技术
杨建峰介绍，在嫦娥一号、嫦娥二号中，由于是远距离拍照，看月表基本看不到彩色，因此以往探月工程中，所拍摄的照片均为黑白色。
但在嫦娥三号任务中，首次使用了彩色成像技术，原因一方面在于国旗颜色为红色，需要彩色拍摄，另一方面嫦娥三号是着陆探测，近距离看月表，“地表一些石头、岩石等都是有颜色的，有的发红，有的发黑，所以彩色成像就有用了。”杨建峰说，彩色成像技术在我国月球探测中属首次使用。
首次月表实地高分辨率成像
据了解，全景相机是一套双眼视觉系统，由完全一致的两台单机组成，安装在月面巡视器的桅杆上，采用“双目立体视觉”原理，两台相机相当于人的两个眼睛，从两个视角获得目标区的2幅二维图像组成1个立体像对，同时利用巡视器桅杆360度的旋转和正负90度的仰卧获得周边多幅图像，通过图像拼接获得巡视区的全景图像。
据杨建峰介绍，全景相机在适应了月表大温差的环境后，另一个问题就是如何适应月面不同光照的拍摄环境。
“数码相机在地面拍摄时，天空相比地面要亮一点，但在月表是反过来的，月表天空是全黑的，而月表由于太阳照射，变得非常亮，如果掌控不好，可能会造成亮的地方曝光过度，达不到探测要求。”同时，杨建峰介绍，在月表由于太阳光源位置相对比较复杂，加之全景相机是360度旋转，相机在工作时有可能完全逆光，或顺光、测光，每一幅图像都是不一样的，全景相机必须要适应不同光照条件拍摄环境。
对此，全景相机研制人员为了克服月表不同拍摄条件，全景相机采取两种曝光模式和大光圈设计技术，使得图像呈现成像范围广、分辨率高的特点。“相机采取大光圈设计，可以实现从3米到无穷远的清晰成像，基本覆盖了从月球车脚下到月球边际的范围，在近距离观测时可以实现毫米量级的空间分辨率。”杨建峰说，相机具有自动曝光和手动曝光两种控制方式，实现场景亮度的自动调节，适应不同光照条件，同时兼具了小范围特殊目标的成像。
同时，杨建峰介绍，全景相机采用优化光学系统设计、提高集成度等轻量化技术措施，在保证全寿命周期内可靠度和成像质量的前提下，全景相机的重量只有650克，单台相机重量仅为嫦娥一号相机的几十分之一，轻量化更便于月面探测。
