中国探月计划“首席摄影师”人选敲定。一台由中科院上海技术物理研究所研制的激光高度计,前天在京通过了初样评审。
它将跟随我国第一颗探月卫星亲历绕月旅行,用三维影像再现月球表面原始风貌,为下一步宇航员登月选择最佳着陆点。
没有镜头和闪光灯,由激光器、激光望远镜和接收电路组装而成的月球“摄影师”擅用激光束。昨天,技物所航空遥感与小卫星实验室副研究员贾建军向记者详细讲述了“摄影师”的绝活——当卫星进入环月轨道,坐于其中的“摄影师”就将昼夜无休地拍摄。首先,由激光器向月球表面发射激光束;只需一瞬间,被月球弹回的光信号“嗖”地一下钻进激光望远镜,变成电信号;接着,接收电路盒将迅速进行精确计算,用最短时间得出该探测点的月球海拔高度。
当激光高度计完成绕月旅行,月球表面每个探测点的海拔高度在“摄影师”心中已是一目了然。这些数值一旦与其它照相机拍摄的平面图像相叠加,就是一幅完整而精确的月球表面三维地形图。
为月球画像是中国探月工程的第一步。中国探月工程首席科学家欧阳自远院士表示,此次,只要激光高度计发射的探测点够密,我们将获得覆盖整个月球的地形图,包括人类探月活动从未涉及的月球两极区域。
据介绍,嫦娥一号卫星由9个分系统组成。嫦娥一号卫星将直接执行月球表面三维影像探测、月表化学元素与物质探测、月壤厚度探测和地月空间环境探测等4项科学任务。其中,卫星上的微波探测系统将负责探测月壤厚度;X射线谱仪将负责测量月球表面元素的种类和丰富程度;而星敏感器承担对地、对星、对太阳的跟踪;干涉成像光谱仪、CCD相机和激光高度计探头共同承担月球表面三维影像探测任务;太阳风离子探测器负责探测地月空间环境。
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首只太空“激光眼”
作为“嫦娥一号”最重要的载荷之一,这台激光高度计的正样产品目前已装星。在上海可以见到其初样产品,“身长”30厘米,“体重”15公斤,看上去像是一台放在铁盒子里的摄像机,但它“拍”的东西可不是平面影像,而是三维立体的。令专家自豪的是,中科院上海技术物理研究所和上海光学精密机械研究所在以往科研基础上,仅用两年时间便按时交付这只“激光眼”,关键部件全部实现国产,整体水平达到国际先进,并即将成为我国首台发射进入太空的激光
高度计。
激光拍照“掐秒表”
“激光眼”的制图形式非同一般,不是靠成像,而是靠“秒表”。激光高度计会向月球不断发射和接收反射回来的激光,并不断精确计时。“嫦娥一号”有了它,就好似向月亮表面一个接一个派出“光速短跑队员”,这些“运动员”一触到月面就即刻原路返回;激光高度计根据其“跑步”成绩,就能实时计算出其所跑距离,从而分辨出月面哪高、哪低,哪是山脉、哪是盆地,最终得到各处的实际海拔,合成为一幅带有月球高程的完整地形图。
按计划,在“嫦娥一号”进入环月阶段后,激光高度计便开始工作,不论月球表面是白天还是黑夜,也不论卫星处于正飞还是侧飞,都将长期开机,在200公里轨道高度上,每隔一秒发射一束激光。就这样,“嫦娥”像绕绒线球一样,围着月亮转了一圈又一圈,留下一个个激光“足印”,把月表状况统统扫描下来。
为后期着陆打基础
激光高度计技术不仅将为后期探月工程打基础,还将延伸至其它深空探测领域。美国科学家在第一代和第二代火星探测器上都采用了这种激光高度计,通过不同颜色来标定不同高度,火星地貌简洁形象地展现出来,这也为火星探测器选定最佳着陆点提供了极有价值的依据。
据透露,我国已开始着手火星和小行星探测论证,这类“激光眼”有望在其中发挥作用。