作為離地球最近的一顆天體，人類一直沒有放棄對月球的探索。我國近日發(fā)射成功的“嫦娥四號”月球探測器自然也受到了全世界的關(guān)注。1月11日，嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器在“鵲橋”中繼星支持下對月球背面進(jìn)行了全景拍攝，這也是世界第一張近距離拍攝的月背影像圖。對于月球的研究以及中國登月計(jì)劃，這張全景圖都有很大的科研價(jià)值。
那么科研所使用的全景相機(jī)與平時我們使用的全景相機(jī)有什么樣的不同？在技術(shù)層次上又有著哪些獨(dú)特的突破？近日，制作這款全景相機(jī)的中科院西安光機(jī)所發(fā)表文章，為我們解讀了這其中的技術(shù)難點(diǎn)。
在嫦娥四號月球車搭載的4臺科學(xué)載荷中，由中科院西安光機(jī)所研制的全景相機(jī)將延續(xù)嫦娥三號的配置。面對人類首次在月球背面的軟著陸和巡視探測任務(wù)，全景相機(jī)將承擔(dān)著陸器和巡視器的互相拍攝、巡視器對月球背面的巡視勘察兩項(xiàng)工程任務(wù)以及月球背面巡視區(qū)形貌與地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查的科學(xué)任務(wù)。
中科院西安光機(jī)所研究員楊建峰告訴記者，此次搭載的兩個全景相機(jī)都在巡視器的桅桿上，距月面的距離是1.5米，這相當(dāng)于一個正常人眼睛離地面的距離。“兩個全景相機(jī)之間的距離是270毫米，這就像是人類的兩個眼睛，能夠仔細(xì)觀察月球的地形地貌，在巡視器往前走的時候可以判斷距離。”
全景相機(jī)可以360度旋轉(zhuǎn)拍攝周邊圖像，在工作中它將拍攝幾十上百張圖片，再拼接出整個地形地貌的全部形態(tài)。由于全景相機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)保證，實(shí)現(xiàn)了代替人類“身臨其境”觀察月球的功能，可以達(dá)到“所見即所得”的效果。
楊建峰介紹道，全景相機(jī)還可以幫助光譜儀、雷達(dá)選擇目標(biāo)。“雷達(dá)主要看地下的東西，但是上下之間有一定的關(guān)系，全景相機(jī)可以讓它們認(rèn)識到觀察的物體形態(tài)，相當(dāng)于起到一個預(yù)先引導(dǎo)的作用。”楊建峰說。
作為嫦娥三號任務(wù)圓滿成功的見證，全景相機(jī)拍攝到了著陸器上鮮艷的五星紅旗。楊建峰表示，此次嫦娥四號的全景相機(jī)還會再次拍攝國旗，傳回地球的照片以彩色為主。
據(jù)楊建峰透露，嫦娥四號搭載的全景相機(jī)其實(shí)在嫦娥三號發(fā)射之前就已經(jīng)做好了，“一直放在真空的環(huán)境中，每半年拿出來檢測一次，性能還是與以前一樣好”。啟動嫦娥四號任務(wù)后，全景相機(jī)與其他科學(xué)載荷一樣，作了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
例如針對月塵影響，全景相機(jī)做了充足準(zhǔn)備。由于附著于航天器的各種表面上的月塵可能引起很多故障，楊建峰和團(tuán)隊(duì)成員請國家天文臺做了一個模擬月塵，它成分與月塵基本一致。
“我們比較擔(dān)心的是月塵對全景相機(jī)圖像清晰度的影響。為了在地面仿真月塵對全景相機(jī)工作的影響，我們把模擬月塵均勻?yàn)⒙涞饺跋鄼C(jī)的鏡頭玻璃上。當(dāng)模擬月塵已經(jīng)灑落相當(dāng)多時，相機(jī)依然能夠正常工作，表明全景相機(jī)有較強(qiáng)的抗月塵能力。5年以前，嫦娥三號全景相機(jī)在月面工作時，并沒有受到月塵的困惑。雖然嫦娥四號和嫦娥三號落月的具體地點(diǎn)不同，但相機(jī)面臨的月塵影響基本相當(dāng)，因此，我們并不擔(dān)心月塵對嫦娥四號全景相機(jī)的影響。”楊建峰說。
月塵對全景相機(jī)帶來的另一個影響是降低全景相機(jī)的通光量，造成相機(jī)曝光不足。為此，全景相機(jī)增加了自動曝光控制功能：當(dāng)月塵太讓鏡頭變臟的時候，全景相機(jī)的自動曝光功能會自動增加曝光時間，從而不影響全景相機(jī)正常工作。同時，曝光控制也可以地面遙控，全景相機(jī)在月面執(zhí)行。兩種措施雙管齊下，保證全景相機(jī)的在軌正常運(yùn)行。
根據(jù)月球環(huán)境要求，全景相機(jī)在設(shè)計(jì)的時候充分考慮到各種因素，采用特殊的控溫措施，可以保證在零下40度到零上55度溫度范圍內(nèi)正常工作。
作為在太空中工作的全景相機(jī)，楊建峰不僅為它量身定做了合適的電子學(xué)元器件，連全景相機(jī)的結(jié)構(gòu)材料都與眾不同。“我們采用了特殊的鈦合金，可以降低月面溫度大范圍變化對全景相機(jī)成像質(zhì)量的影響，同時電子元器件還能抗輻照，讓全景相機(jī)在月面環(huán)境下正常工作。”楊建峰說。
來源：新浪VR
