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【文汇报】携带6种神秘装备,嫦娥五号月球“挖土”之前,先要做这些重要的事

2020-11-24 文汇报 许琦敏
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  伴随长征五号遥五运载火箭的轰鸣,“嫦娥五号”探测器今天(24日)凌晨踏上奔月之旅。从月面获取约2千克的样品返回,是此行最重要的使命,同时它还肩负着获取月表形貌、矿物组份探测与研究、月球浅层结构探测等科学探测任务,这些将为采样和钻取提供技术支持。

  为此,“嫦娥五号”携带了六种科学载荷。相较于“嫦娥四号”,此次任务所携带科学载荷的性能指标有了新的提升。其中,国旗展示系统将首次在月球上采用复合纤维材料的织物材料作为国旗旗面。

  落月后48小时内开展多项科学任务

  有效载荷分系统是探测器执行科学探测任务的分系统。“嫦娥五号”探测器有效载荷分系统副主任设计师、中国科学院国家空间科学中心副研究员王雷介绍,这次“嫦娥五号”有效载荷分系统共配置了六种有效载荷,分别是全景相机、全景相机转台、降落相机、月球光谱分析仪、月壤结构探测仪、国旗展示系统。另外,还配置了一台载荷数据处理器。

  这次,在月球上将首次展示采用复合纤维材料的织物材料作为旗面的国旗,这一场景是令人期待。为使国旗旗面在月球表面超过200℃的高低温变化下,以及月面的极紫外环境下始终保持清晰鲜艳,航天科工集团四院的载荷团队采用了抗辐射和抗静电涂层的特殊设计,并进行了大量试验。

  探测月面,仍然是探测器的重要任务。由中科院空天信息研究院研制的“嫦娥五号”月壤结构探测仪是一种工作于无载频皮秒脉冲信号的探测雷达。这台探测仪探测深度可达3米,分辨率达到厘米级。除可用于月壤厚度和结构探测外,它还可在月面钻取工作前,对钻取区的月壤下的石块进行分析判断,为钻取策略提供支持。

月壤结构探测仪天线示意图

  由航科集团508所研制的降落相机,其有效像素较“嫦娥四号”有了大幅提升——更高分辨率的月表图像,将更好支持探测器落月,也可获得更精细的月表图像数据,供科学家开展科学研究。这次,它将拍摄从环月轨道到月球表面降落过程中的着陆点图像信息,获取着陆器降落过程中各个高度时降落区域的月貌特征图、地形地貌图。

  此外,由中科院上海技术物理研究所研制的月球矿物光谱分析仪,则将其探测波长由“嫦娥四号”时的最高2.4微米延伸至了3.2微米。除了能对月表的主要矿物进行有效识别外,还可寻找水的存在。

科研人员调试月球矿物光谱分析仪

  月午工作将经受高温考验

  在阳光直射下,月午时分的月面温度可以超过100℃。由于“嫦娥五号”在月面工作时间有限,“嫦娥四号”携带的全景相机和红外成像光谱仪可以不必在月午期间工作,但这次却不行。

  为了让“嫦娥五号”全景相机可以在月午高温下正常工作,在“嫦娥四号”载荷的基础上,中国科学院西安光学精密机械研究所经过适应性设计,将相机的工作温度上限提高了10℃。

  “嫦五”上的全景相机为完成采样区月表形貌和地质构造调查而设计。全景相机安装在相机指向机构上,由相距一定距离的两个相机组成。两台全景相机通过类似“人眼”的探测原理可以实现对目标的立体成像,依靠指向机构的左右旋转和上下俯仰,实现大视场和上下大范围的全景探测,再通过图像拼接及立体反演,可得到采样区的全景立体图像。当采样机构工作时,全景相机还可以对采样过程进行拍照和摄像,从而获得采样过程图像信息,同时和其它载荷互相配合,共同完成采样区域现场就位探测的科学目标。

  实际上,在整个飞行过程中,不少载荷都需要经历从-100℃到100℃的温度变化考验。比如,在经历约200℃的温度变化考验后,全景相机转台还必须保证一定的指向精度,而国旗展示系统的火工品还得能够在月面100℃以上的高温下起爆可靠。为此,负责研制转台的中科院沈阳自动化所等载荷团队进行了刻苦攻关和试验,保证了相关载荷的可靠性和安全性。

  而月球矿物光谱分析仪则为了适应月面的高温环境,采用国产自研的器件替代了原方案中的进口器件,有效提高了红外设备的高温适应能力,确保在高温环境下获得有效的科学数据。

打印 责任编辑:张芳丹

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