月球是距離地球最近的天體,也是環(huán)繞地球的唯一天然衛(wèi)星,人們對(duì)月亮的關(guān)心和探索自從人類誕生就已經(jīng)開始,月亮可以說(shuō)是我們小時(shí)候最先認(rèn)識(shí)的天體之一。
懷著對(duì)月球的向往,1969年7月20日,人類的足跡第一次留在了月球上,而這也是人類首次對(duì)外太空進(jìn)行探索并邁出的第一步。
人們對(duì)月亮的好奇并未因?yàn)榈谝淮翁皆鲁晒Ρ憬K止,就拿我國(guó)來(lái)說(shuō)就有嫦娥一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)等衛(wèi)星前赴后繼奔向月球,那就讓我們?cè)谌祟愒虑蛉者@天一起回顧中國(guó)的探月之旅吧。
Part.1
嫦娥一號(hào)——中國(guó)探月初嘗試
2004年1月,國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)我國(guó)首次繞月工程立項(xiàng),命名為“嫦娥工程”?!版隙鸸こ獭钡膯?dòng),拉開了我國(guó)月球與深空探測(cè)的序幕。
以楊建峰研究員為核心的早一批中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所(以下簡(jiǎn)稱西光所)的探月人,緊跟國(guó)家步伐開始了CE-1衛(wèi)星CCD立體相機(jī)和干涉成像光譜儀的研制,它們的主要任務(wù)是獲取月表的三維立體影像和分析月球表面有用元素及物質(zhì)類型的含量與分布。
CE-1衛(wèi)星CCD立體相機(jī)
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
面對(duì)首次探月經(jīng)驗(yàn)不足的情況,整個(gè)團(tuán)隊(duì)加班加點(diǎn),通過(guò)一輪又一輪的討論和不斷迭代,最終提出了 “單鏡頭+大面陣”的創(chuàng)新方案。
2007年10月24日,嫦娥一號(hào)探測(cè)衛(wèi)星發(fā)射成功,CE-1衛(wèi)星CCD立體相機(jī)成功獲取了中國(guó)首次月球探測(cè)工程的第一幅月球圖像。
中國(guó)首次月球探測(cè)工程第一幅月面圖像
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
CE-1衛(wèi)星CCD立體相機(jī)采用線陣掃描的方式進(jìn)行工作,軌道高度約為200km,每一軌的月面幅寬為60km,像元分辨率為120m,圖像清晰度和分辨率均優(yōu)于其它國(guó)家,達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。
CE-1衛(wèi)星干涉成像光譜儀成功獲取了全月面79%區(qū)域清晰的多光譜圖像,也是國(guó)際上第一次獲取480nm-960nm的32譜段連續(xù)光譜和圖像,圖像清晰度高,層次紋理豐富,為科學(xué)家研究月表物質(zhì)成份提供了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原生信息源。
全月面79%區(qū)域清晰的多光譜圖像
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
Part.2
CCD立體相機(jī)——不斷進(jìn)行自我革新
2010年10月1日,嫦娥二號(hào)衛(wèi)星成功發(fā)射。由西光所月球與深空探測(cè)團(tuán)隊(duì)研制的CE-2衛(wèi)星CCD立體相機(jī)空間分辨率由CE-1衛(wèi)星CCD立體相機(jī)的120米提高到7米,足足提高了17倍,拍攝的 “7米分辨率全月影像圖”被兩院院士評(píng)選為“2012年度瀚霖杯中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”之四,成果水平國(guó)際領(lǐng)先。
CE-2衛(wèi)星CCD立體相機(jī)
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
首次獲得了1米分辨率的虹灣地區(qū)照片
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
2013年12月2日,嫦娥三號(hào)衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,西光所月球與深空探測(cè)團(tuán)隊(duì)研制了嫦娥三號(hào)有效載荷“玉兔號(hào)”月球車全景相機(jī)和月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡兩臺(tái)設(shè)備。
CE-3全景相機(jī)單臺(tái)重量突破650g,在軌成功獲取了著陸器的彩色照片,標(biāo)志著嫦娥三號(hào)任務(wù)圓滿成功,獲取的月表全景圖像也為后期月球車故障排除提供了參考。
CE-3全景相機(jī)
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
CE-3全景相機(jī)拍攝的著陸器照片
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
CE-3月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡則利用月球無(wú)大氣干擾、自轉(zhuǎn)緩慢的優(yōu)勢(shì),在近紫外波段對(duì)天體進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè),完成地面所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的天文觀測(cè)任務(wù)。
CE-3月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是中國(guó)第一個(gè)空間天文望遠(yuǎn)鏡,它實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)“人類首次”:首次依托地外天體平臺(tái)開展自主天文觀測(cè),和首次月基-地基天文聯(lián)合觀測(cè)。CE-3月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是CE-3衛(wèi)星在軌工作壽命最長(zhǎng)的載荷。
CE-3月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
CE-3月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在軌觀測(cè)的星體
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
Part.3
清晰采樣——探月更上一層樓
2018年12月8日,嫦娥四號(hào)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,嫦娥四號(hào)成功登陸月球背面,全人類首次實(shí)現(xiàn)月球背面軟著陸。
西光所月球與深空探測(cè)團(tuán)隊(duì)研制的嫦娥四號(hào)有效載荷“玉兔號(hào)”月球車全景相機(jī)超使命完成任務(wù),見證了人類首次對(duì)月背的探測(cè),也首次獲取了馮?卡門撞擊坑內(nèi)的360°全景圖像。
CE-4全景相機(jī)
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
CE-4全景相機(jī)拍攝的月背著陸器照片
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
2020年11月24日,嫦娥五號(hào)探測(cè)器在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射,它也是負(fù)責(zé)嫦娥三期工程“采樣返回”任務(wù)的中國(guó)首顆地月采樣往返衛(wèi)星。
而西光所月球與深空探測(cè)團(tuán)隊(duì)研制的CE-5全景相機(jī)是其重要載荷,承擔(dān)著獲取著陸采樣區(qū)高分辨率圖像、地質(zhì)地貌探測(cè)以及國(guó)旗成像的任務(wù)。
CE-5全景相機(jī)
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
CE-5全景相機(jī)重量持續(xù)優(yōu)化,單臺(tái)重量最終突破了450g,CE-5全景相機(jī)在軌工作下傳數(shù)據(jù)顯示國(guó)旗圖像清晰,色彩飽滿,環(huán)拍圖像能看到采樣區(qū)清晰的采樣痕跡。
CE-5全景相機(jī)環(huán)拍成像,拍攝五星紅旗在月面成功展開
(圖片來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
人類探索月球的步伐永無(wú)止境,發(fā)展航天事業(yè),建設(shè)航天強(qiáng)國(guó),我們使命在肩、任重道遠(yuǎn)。未來(lái),人類的探測(cè)方式將更加多元化,探測(cè)手段將不斷擴(kuò)展,探索的空間對(duì)象將更加多元化,探測(cè)的距離也將延伸向更遙遠(yuǎn)的空間。
出品:科普中國(guó)
制作:呂寶剛(中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
編輯:王婷婷
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