嫦娥四号上的相机真神

2019-01-07 08:10:17  来源: 经济日报

玉兔二号巡视器继续月背行走。图为着陆器地形地貌相机拍摄的玉兔二号在A点影像图。

(国家航天局供图)

2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极—艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,实现人类探测器首次月背软着陆。

随嫦娥四号登月的,还有4台神秘的小相机,包括3台监视相机和1台降落相机,它们来自中国航天科技集团五院508所。这4台CMOS(图像传感器)相机如同一个媒体团,在嫦娥四号到达月面之前,便做好了全方位的分工和准备,为全球开启一场“月背”探索现场的视觉盛宴。

降落相机——“直播”降落全程。嫦娥四号着陆器将要降落在月球背面的艾特肯盆地。降落相机安置于着陆器的底部舱内,在着陆器降落过程中,相机以较高的帧频进行拍照,直观地反映月球表面地貌特征和区域地质情况。

监视相机——“监视”两器分离。嫦娥四号监视相机共有3台,主要任务是对巡视器与着陆器的释放分离过程进行全程监视,实现两器解锁、巡视器驶离连接支架等关键过程的监测。同时,他们也可以为释放分离过程中每一个指令的执行情况提供直观的视觉信息,并对下一个指令的执行风险提供评估依据。巡视器释放完毕后,装在着陆器侧面的监视相机可定时拍摄不同太阳高度角下的月面图像。

这些只有巴掌大小的相机看起来与我们平常使用的数码相机无二,最重的不过700克,却集成了光、机、电、热等多项先进技术和自动曝光、实时图像压缩等智能化功能,在太空恶劣的辐射、温度环境下,能承受发射时的强烈冲击和振动,具备动态下清晰拍摄的能力,更具长寿命、高可靠性能,是真正轻小便携的“航天智造”。

为了让4台相机发挥各自功能,在嫦娥三号CMOS相机研制基础上,科研人员针对月球背面的着陆进行了复核复算。相机软件在原来的基础上也有适应性的修改。因为嫦娥四号着陆在月球背面,导致探测器直接与地面测站通信需要通过月球中继卫星“转手”,探测器数据传输的码速率大幅度降低。针对这一情况,降落相机FPGA软件增加了一种高压缩比图像数据,完美解决了动力下降过程中实时图像观察与科学数据采集这两大任务需求,即探测器动力下降过程中,相机地面软件实时接收降落相机拍摄的高压缩比图像,探测器落月后再回放降落相机拍摄的科学数据。

此次“月背拍摄”任务的艰巨性在于月背着陆过程的成像具有开创性。降落相机采集探测器的落月区域图像,尤其是对月球背面成像,对探测器落月区域的科学研究具有重大意义。监视相机对着陆器和巡视器两器分离提供重要视觉支持,并完成对巡视器活动区域的监视,其图像还可用于分析着陆区月表的地形地貌和区域地质情况,从而辅助其他载荷进行科学探测。

(编辑:WB0001)
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