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16年前的今天,嫦娥一号豪情远赴广寒月宫!这个科研团队让“中国激光”遨游太空
原创 上海科技 上海科技
16年前的10月24日18时05分
搭载着我国首颗绕月探测卫星
嫦娥一号的
长征三号甲运载火箭
在西昌卫星发射中心
三号塔架点火发射
开启了我国探月工程的辉煌历程
16年后
让我们一起回顾
嫦娥一号背后的故事
1
“嫦娥奔月”终成现实
嫦娥一号是我国首颗绕月人造卫星,以中国古代神话人物嫦娥命名。
该卫星的主要探测科学目标是:获取月球表面的三维立体影像;分析月球表面有用元素的含量和物质类型的分布特点;探测月壤厚度和地球至月亮的空间环境。
2008年11月12日,嫦娥一号拍摄的中国第一幅全月影像图震撼发布,这是人类历史上第一次包含了月球南北两极的高清全月图。
月球表面第一次留下了中国的印迹。嫦娥一号卫星首次绕月探测的成功,树立了中国航天继人造卫星和载人航天之后的第三个里程碑,突破了一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术,使中国成为世界上为数不多具有深空探测能力的国家。
“嫦娥奔月”这个在中国流传千古的神话传说,终于变成现实。它开辟了中国航天的新领域,为未来的深空探测积累了丰富的经验。嫦娥一号卫星首次绕月探测的圆满成功,使中国成为世界上为数不多的具有深空探测能力的国家。浩瀚太空,再一次留下中国人勇于探索、奋力开拓的印记。
2009年3月1日,嫦娥一号第5514次绕月飞行,这是它来到月球的第494天。当天16时,地面对嫦娥一号发出减速变轨指令,嫦娥一号冲着月球的表面飞行,它携带的相机依然在紧张地工作。
在生命结束之前,嫦娥一号仍在实时传回图像。这个过程仅仅持续了几分钟,几分钟后,嫦娥一号坠落在预定撞击点,结束了它的工作使命,永远地留在了月球的丰富海。
2
中国第一幅立体
月球图的“第一笔画”
2007年11月28日凌晨,嫦娥一号携带的星载激光高度计正式发出第一束激光,并接收到第一束激光回波,这是中国第一幅立体月球图完美的“第一笔画”。
这标志着中国人能用自己的数据制作立体月球仪了。更令人兴奋的是,月球的南北极区是月亮上最暗的区域,这里存在许多国际探月数据的空白。至此,空白被中国人的激光高度计不断填补。
鲜为人知的是,探月工程中嫦娥系列卫星上的主载荷———激光高度计背后,是中国科学院上海技术物理研究所(以下简称“上海技物所”)空间主动光电载荷研制团队多年如一日的辛勤耕耘。
通过这一项目,中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员王建宇还带出了一支平均年龄30岁左右,却技术过硬的研发团队。从嫦娥一号出发,空间主动光电载荷研制团队开始转入航天任务。
嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号……探月工程的每一次任务都融入了他们的智慧,卫星上搭载的很多激光设备都出自这群年轻人之手。他们研制的工程与科学载荷,在落月那刻和“玉兔”在月面探测的过程中发挥着重要的作用,“中国激光”已可遨游太空。
嫦娥激光三维敏感器工程样机测试
空间主动光电载荷研制团队为确保“嫦娥”安全落月,研制了三维成像敏感器、测距测速敏感器等系列工程载荷,从而获取探测器距离月面的距离、落月速度与着陆区地形等数据。
“
“工程载荷是不允许失败的,只有确保‘嫦娥’安全降落,后续科学研究的目标才有可能实现。”上海技物所副所长、月球与深空探测系列载荷指挥舒嵘说。
”
3
高分七号卫星激光测高仪
2020年8月20日,中国首颗民用亚米级高分辨率光学传输型立体测绘卫星——高分七号正式投入使用。装备在高分七号卫星上的是上海技物所研制的我国首个具备全波形记录功能的激光测高仪,主要用于获取地面稀疏的高程控制点,提高了同平台立体影像无地面控制点的立体测图精度。
该卫星通过立体相机和激光测高仪复合测绘的模式,实现了1∶10000比例尺航天立体测图,这是我国在成功实现资源三号卫星1∶50000立体测图后的又一个重要突破。
1:10000比例尺意味着什么?上海技物所研究员、高分七号02星激光测高仪主任设计师黄庚华用了一个形象的比喻:“就像我们平时在家里面用激光笔,如果手握不稳的话,光点抖得非常厉害,很难精确知道激光的位置。激光测高仪要求的质量精度大致相当于,在东方明珠的塔上,要精确保持并知道激光落在地面牛奶盒条形码的哪根条纹上,不能有丝毫错位,才能够用于我们业内所说的1:10000的比例尺的测量。”
高分七号就像一台在飞行着的摄像机,能够在太空为地球拍出3D立体的高清大片,山河壮丽,尽收眼底。
高分7号在轨4年多来,已经持续向测绘部门提供了数百万个有效的测算控制点。这使得测绘精度和质量从1:50000比例尺,提高到1:10000比例尺,定位精度直接从50米定位记录量级,跃至10米左右。
实现这一飞跃,除了需要坚持不懈的科研探索外,还需要拥有精湛技术的高端制造业人才的支持。在黄庚华看来,上海技物所空间主动光电载荷研制团队的一大特点,就是有高水平的顶层设计研究人员,有敢想敢拼的设计师、工程师,有技术精湛的一线工人。这些高端制造业人才的共同支撑,确保了项目生而具备“高科技基因”,且最终能落地。
“
“比如说其中使用到的光学镜,我们要把它的安装接触面修复到5个微米的量级,这是什么概念?人的头发丝是毫米量级,微米量级就是要比头发丝还要细致1000倍。这需要人工去进行点磨和不断地调整,依赖于有经验的师傅和设计师一起去攻关。”
”
现阶段,团队正积极开展月球与深空探测、中高轨量子卫星、空间基础设施等后续工程任务的研制工作,采访过程中,不断能听到他们对未来科研的规划。
黄庚华告诉上海科技,高分7号激光测高仪已开始下一个技术攻关,激光发射频率又得到了进一步的提升。
“之前我们能做到的是一秒钟大概测量3~6次,每一个点的地面间距大致是在2公里左右。我们要把这个间隔尽可能缩短,现在已经可以做到700米左右的间隔,采样密度得到了进一步提升。”
空间主动光电载荷研制团队部分成员合影
从嫦娥系列探测大功率激光回波
到“墨子号”量子科学实验卫星上的
探测单光子
再到高分七号卫星激光测高仪
上海技物所空间主动光电载荷研制团队
已形成“金字塔型”老中青组合
在努力探索科学前沿的过程中
参与探月工程研制建设的
老一代科技工作者
率先垂范、言传身教
一大批中青年科技骨干
奋发有为、竭诚奉献
他们身上所凝聚的探月精神
激励他们
勇挑重担
刻苦攻关
他们一直在路上
“上海科技”出品,转载请注明来源
企业及专家观点不代表官方立场
图片来源于中国探月与深空探测网、
中国科学院上海技术物理研究所
作者:蓝悦
原标题:《16年前的今天,嫦娥一号豪情远赴广寒月宫!这个科研团队让“中国激光”遨游太空》
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