“嫦娥”“玉兔”何以明眸善睐?

——西安光机所光学设备助力中国登月梦

  http://esb.sxdaily.com.cn/shtml/sxrb/20131217/220463.shtml 

  2版要闻 

    本报记者 张梅 15日晚,玉兔号月球车走出着陆器一段距离后,用全景相机与着陆器互拍,着陆器上鲜艳的五星红旗定格成为永恒,成为嫦娥三号任务圆满成功的见证。 全景相机—— 实现近距离看月球 全景相机的主要科学任务是获取巡视器巡视月表区的三维光学图像,用于巡视区地形地貌、撞击坑及地质构造的解析和综合研究。 全景相机是一套双眼视觉系统,用于获得目标高清晰图像和距离信息,具有全景成像、辅助导航等多种功能。它安装在月面巡视器桅杆上,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两幅二维图像组成1个立体像对。它利用月球车桅杆360°的旋转和90°的俯仰获得周边多幅图像,通过图像拼接获得巡视区的全景图像。 据全景相机主任设计师杨建峰介绍,为了克服月面昼夜温差大的恶劣环境影响,全景相机采用独立温控措施,从而保证“晚上不被冻坏,早上醒来还能在高温下正常工作”。 月基光学望远镜—— 在月球上“白天看星星” 月基光学望远镜是由中科院国家天文台和中科院西安光机所共同研制的。据月基光学望远镜副主任设计师阮萍研究员介绍,月基光学望远镜在紫外谱段工作,抗杂光干扰能力强,实现了“白天看星星”。 月基光学望远镜由望远镜主体和反射镜二维转台两部分组成,转台搭载反射镜进行二维转动,使得指定空域的目标在望远镜主体中成像,可以实现对同一目标的长期连续观测,也可以扫视深空实现对不同天区的观测。为实现二维转台高精度的定位和转动,科研人员大胆地采用纯机械方式实现3秒级精度的要求,解决了零点定标、转台发射自锁、高低温环境适应性等多项关键技术,在满足质量和体积限制前提下,重复定位精度达到了1″。 其他光学系统—— 确保准确定位,安全行驶 西安光机所研发的导航、避障相机光学系统以及星敏感光学系统是“嫦娥”“玉兔”顺利落月、安全行驶的重要保障。 导航、避障相机光学系统以及星敏感光学系统的项目负责人王虎把导航与避障相机光学系统比喻为巡视器安全行驶的“火眼金睛”。他介绍,导航相机安装在巡视器桅杆的云台上,由左右两个相机组成,是巡视器的导航仪,主要用来获取感知周围的月表信息。负责对巡视器行驶路线的偏差进行修正和控制,光学系统是其关键的眼睛。避障相机也由左右两个相机组成,固联于巡视器车体围栏下方,其作用是对行进中所遇的障碍物进行识别,帮助巡视器绕开。避障相机光学系统是一个超低畸变鱼眼光学镜头,具有近半球视场、相对照度均匀,全视场像质优良、轻小型化等特点。 在荒凉的月球之上,没有任何参照物,着陆器如何定位?王虎告诉我们嫦娥三号着陆器上装有三台星敏感器,随卫星整体入轨后即开始工作,光学系统被称为星敏感器的眼珠,星敏感器以恒星为参照系,通过探测不同位置的恒星并实行解算,为卫星及着陆器提供准确的空间方位和基准,实时反馈“我现在在哪儿?”。  

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