玉兔二號(hào)巡視器繼續(xù)月背行走。圖為著陸器地形地貌相機(jī)拍攝的玉兔二號(hào)在A點(diǎn)影像圖。

(國(guó)家航天局供圖)

2019年1月3日10時(shí)26分，嫦娥四號(hào)探測(cè)器自主著陸在月球背面南極—艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門(mén)撞擊坑內(nèi)，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)探測(cè)器首次月背軟著陸。

隨嫦娥四號(hào)登月的，還有4臺(tái)神秘的小相機(jī)，包括3臺(tái)監(jiān)視相機(jī)和1臺(tái)降落相機(jī)，它們來(lái)自中國(guó)航天科技集團(tuán)五院508所。這4臺(tái)CMOS(圖像傳感器)相機(jī)如同一個(gè)媒體團(tuán)，在嫦娥四號(hào)到達(dá)月面之前，便做好了全方位的分工和準(zhǔn)備，為全球開(kāi)啟一場(chǎng)“月背”探索現(xiàn)場(chǎng)的視覺(jué)盛宴。

降落相機(jī)——“直播”降落全程。嫦娥四號(hào)著陸器將要降落在月球背面的艾特肯盆地。降落相機(jī)安置于著陸器的底部艙內(nèi)，在著陸器降落過(guò)程中，相機(jī)以較高的幀頻進(jìn)行拍照，直觀(guān)地反映月球表面地貌特征和區(qū)域地質(zhì)情況。

監(jiān)視相機(jī)——“監(jiān)視”兩器分離。嫦娥四號(hào)監(jiān)視相機(jī)共有3臺(tái)，主要任務(wù)是對(duì)巡視器與著陸器的釋放分離過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)兩器解鎖、巡視器駛離連接支架等關(guān)鍵過(guò)程的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，他們也可以為釋放分離過(guò)程中每一個(gè)指令的執(zhí)行情況提供直觀(guān)的視覺(jué)信息，并對(duì)下一個(gè)指令的執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)提供評(píng)估依據(jù)。巡視器釋放完畢后，裝在著陸器側(cè)面的監(jiān)視相機(jī)可定時(shí)拍攝不同太陽(yáng)高度角下的月面圖像。

這些只有巴掌大小的相機(jī)看起來(lái)與我們平常使用的數(shù)碼相機(jī)無(wú)二，最重的不過(guò)700克，卻集成了光、機(jī)、電、熱等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)和自動(dòng)曝光、實(shí)時(shí)圖像壓縮等智能化功能，在太空惡劣的輻射、溫度環(huán)境下，能承受發(fā)射時(shí)的強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng)，具備動(dòng)態(tài)下清晰拍攝的能力，更具長(zhǎng)壽命、高可靠性能，是真正輕小便攜的“航天智造”。

為了讓4臺(tái)相機(jī)發(fā)揮各自功能，在嫦娥三號(hào)CMOS相機(jī)研制基礎(chǔ)上，科研人員針對(duì)月球背面的著陸進(jìn)行了復(fù)核復(fù)算。相機(jī)軟件在原來(lái)的基礎(chǔ)上也有適應(yīng)性的修改。因?yàn)殒隙鹚奶?hào)著陸在月球背面，導(dǎo)致探測(cè)器直接與地面測(cè)站通信需要通過(guò)月球中繼衛(wèi)星“轉(zhuǎn)手”，探測(cè)器數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇a速率大幅度降低。針對(duì)這一情況，降落相機(jī)FPGA軟件增加了一種高壓縮比圖像數(shù)據(jù)，完美解決了動(dòng)力下降過(guò)程中實(shí)時(shí)圖像觀(guān)察與科學(xué)數(shù)據(jù)采集這兩大任務(wù)需求，即探測(cè)器動(dòng)力下降過(guò)程中，相機(jī)地面軟件實(shí)時(shí)接收降落相機(jī)拍攝的高壓縮比圖像,探測(cè)器落月后再回放降落相機(jī)拍攝的科學(xué)數(shù)據(jù)。

此次“月背拍攝”任務(wù)的艱巨性在于月背著陸過(guò)程的成像具有開(kāi)創(chuàng)性。降落相機(jī)采集探測(cè)器的落月區(qū)域圖像，尤其是對(duì)月球背面成像，對(duì)探測(cè)器落月區(qū)域的科學(xué)研究具有重大意義。監(jiān)視相機(jī)對(duì)著陸器和巡視器兩器分離提供重要視覺(jué)支持，并完成對(duì)巡視器活動(dòng)區(qū)域的監(jiān)視，其圖像還可用于分析著陸區(qū)月表的地形地貌和區(qū)域地質(zhì)情況，從而輔助其他載荷進(jìn)行科學(xué)探測(cè)。

(新媒體責(zé)編：wb001)