「五朵金花」助力「嫦娥」攬月

天馬望遠鏡 中科院上海天文台供圖

　　來源：中國科學報

　　「嫦娥」月背安新家

　　嫦娥四號探測器自1月3日順利著陸月球背面預選區域以來，完成了中繼星鏈路連接、有效載荷開機、兩器分離、巡視器月午休眠及喚醒、兩器互拍等任務。工程任務圓滿成功後，嫦娥四號任務將轉入科學探測階段，著陸器和巡視器將繼續開展就位探測和月面巡視探測。

　　2018年12月8日，嫦娥四號探測器成功進入地月轉移軌道，開啟人類首次月球背面著陸探測之旅。為了嫦娥四號此次遠行，中科院上海分院「五朵金花」——上海技物所、上海光機所、上海天文台、上海硅酸鹽所和上海有機所精心裝扮「嫦娥」。在探月路上，「五朵金花」助力「嫦娥」迎接各種嚴峻挑戰，順利完成探月之旅。

　　量身定製的「外套」：隔熱控溫

　　嫦娥四號升空後，面臨極端的溫度環境。受陽光直接照射的一面，溫度可高達一百攝氏度以上；而背陰面，溫度則可低至零下一兩百攝氏度。

　　為保證嫦娥四號的儀器設備在這樣的空間環境下依然能正常工作，中科院上海有機所和上海硅酸鹽所為其量身定製了兩件不同材質的外套。

　　中科院上海有機所為「嫦娥」穿上了能調控溫度的「外套」——有機熱控塗層。該所有機熱控塗層專家、高級工程師鄒永軍表示，上海有機所是我國唯一系統研製有機熱控塗層的單位，上世紀六十年代，我國第一顆人造衛星「東方紅一號」也穿過此「外套」。

　　中科院上海硅酸鹽所的「外套」由十餘種無機熱控塗層、高溫合金抗氧化塗層、高摩擦抗冷焊塗層、高溫隔熱屏及低溫多層隔熱組件等材料精製而成，用於不同儀器和部位。例如，嫦娥四號配備了多台姿控發動機，用於糾正「嫦娥」的身姿。發動機的核心部件特製的外衣——高溫抗氧化塗層確保「嫦娥」每次都能保持精確而優美的姿態步入正確的軌道。

　　特殊地月空間「尺子」：測定軌

　　「嫦娥」從來沒去過月球背面，怎麼能確保她不迷路呢？中科院上海天文台亮出了一大法寶——甚長基線干涉測量（VLBI）技術。

　　VLBI是一項高精度測角技術，在深空探測快速、高精度定位與定軌方面，有不可或缺的重要作用。我國探月工程VLBI測軌分系統VLBI網由「上海天馬65米」「北京密雲50米」「雲南昆明40米」「烏魯木齊南山26米」4台射電望遠鏡和上海VLBI指揮和數據處理中心組成，解析度相當於口徑為3000多千米的巨大望遠鏡。

　　據上海天文台研究員洪曉瑜介紹，在嫦娥四號任務中，該台牽頭負責VLBI網測軌分系統的測軌任務，為嫦娥四號探測器進行軌道測定和預報，進行精密「導航」，同時，還兼顧「鵲橋」中繼星的測量測軌任務。在嫦娥四號落月後，VLBI測軌網還將對「鵲橋」進行長期觀測，以確保其一直在使命軌道上以正確的姿態完成嫦娥四號和地面之間的轉發通訊。

　　VLBI測軌分系統就像「高精度定軌的刻度尺」或「高精度定位的遊標卡尺」，讓「嫦娥」知道飛行的位置，以及後續的飛行線路；著陸之前，能精確標記出每一次優雅的轉身和前進的步伐，為嫦娥四號提供導航信息。

　　一雙「火眼金睛」、兩副「眼鏡」：導航探路

　　嫦娥四號探月之旅就像38萬公里的「馬拉松」，為的就是最後100米衝刺。但是，這次要落在月球背面，著陸區域地形起伏變化較大，這些都給「嫦娥」出了難題。

　　中科院上海技物所和上海光機所這支王牌「激光兄弟連」亮出了看家法寶——激光測距敏感器、激光三維成像敏感器，讓「嫦娥」有了火眼金睛。

　　在離月球30公里的時候，激光測距敏感器開始工作，著陸器能及時感知著陸器與月面的距離。到了百米衝刺的關鍵時刻——離月面100米的懸停點，著陸器優雅地戴上「3D眼鏡」——激光三維成像敏感器，瞬間對月面實施高精度三維成像，主動避開障礙物或凹坑，保障著陸器平穩著陸。到達月球後，巡視器與著陸器分離，巡視器換上上海技物所研製的「彩色」眼鏡——紅外成像光譜儀，在指定科學考察點開始工作，獲取月表指定位置的精細光譜信息，為月面巡視區礦物組成分析提供科學探測數據。

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