嫦娥五號開啟我國首次地外天體採樣返回之旅，離不開這些“上海智慧”

摘要：推動月球探測科學技術的重大跨越

11月24日4時30分，我國在中國文昌航天發射場，用長征五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約2200秒后，順利將探測器送入預定軌道，開啟我國首次地外天體採樣返回之旅。

解放日報 上觀新聞記者獲悉，來自中科院上海技物所、中科院上海天文台、中科院上海硅酸鹽所、中科院上海光機所、中科院上海有機化學所的科研人員貢獻出了“上海智慧”。

【將提供月面著陸區的精確三維圖像】

上海技物所負責研制嫦娥五號月球礦物光譜分析儀、激光測距測速敏感器和激光三維成像敏感器。

月球礦物光譜分析儀是探測器有效載荷之一，將對月球表面著陸採樣區進行光譜探測和礦物組成分布分析。激光測距測速敏感器、激光三維成像敏感器是姿態控制分系統的重要單機，是探測器能夠成功軟著陸月球表面的重要技術保障。激光測距測速敏感器將在探測器著陸月面時提供遠程距離和速度信息，有望實現國際首次在月球探測器軟著陸階段使用激光多普勒測速技術進行三個正交方向速度測量。激光三維成像敏感器將在探測器懸停時提供月面著陸區的精確三維圖像。

科研人員調試月球礦物光譜分析儀

上海光機所承擔了兩個系統中的核心組件——三台激光器的研制。測距模塊用激光器從環月階段開始工作，通過大能量、窄脈寬激光來測量著陸器和月面的距離﹔三維成像敏感器激光器是在著陸器懸停時，利用高重頻、窄脈寬脈沖激光瞬時對月面實施高精度三維成像，為選擇精確的著陸點提供依據﹔激光器在減重20%的同時，滿足了嫦娥五號更苛刻的振動力學要求。為了實現嫦娥五號著陸更加平穩，首次在著陸器上增加了測速模塊，上海光機所設計了首個在著陸器上使用的窄線寬光纖激光器，實現了窄線寬（千赫茲量級）、低強度噪聲的激光輸出，從落月階段開始工作，通過探測激光回波的頻率信息來測量著陸器相對月面的速度，實現了空間應用系統從能量探測模式向頻率探測模式的開拓。

三維成像敏感器激光器

測距敏感器激光器

測速敏感器激光器

【測角精度可達到百分之幾角秒】

作為探月工程測控與回收系統的重要組成部分，上海天文台牽頭的中國甚長基線干涉測量（VLBI）網將與現有航天測控網，共同完成嫦娥五號探測器各飛行段的測定軌及定位任務。

VLBI是一項高精度測角技術，在月球與深空探測器快速、高精度定軌和定位方面，有著不可或缺的重要作用。我國的VLBI測軌分系統由北京站、上海站、昆明站和烏魯木齊站以及位於上海天文台的VLBI數據處理中心（VLBI中心）組成。這樣一個網所構成的望遠鏡分辨率相當於口徑為3000多千米的綜合口徑射電望遠鏡，測角精度可以達到百分之幾角秒。

在嫦娥五號任務中，VLBI將參與探測器地月轉移段、近月制動段、環月飛行段、著陸下降段、月面工作段、動力上升段、交會對接段、環月等待段和月地轉移段等9個飛行段探測器的相對差分單項測距測量及探測器的軌道確定和預報﹔確定月面著陸點及月面起飛點的精確坐標，軌道器與上升器交會對接遠程導引，月地轉移段的軌道器與返回器分離點預報等。

為完成月球距離交會對接段的軌道器與上升器的動態雙目標精確測量，VLBI採用了新的動態雙目標同波束測量方式，VLBI中心採用全新設計的動態雙目標數據處理與測定軌系統，觀測站配置了新型多比特記錄傳輸一體化VLBI終端。在任務前，利用VLBI仿真數據，演練了從月面起飛到交會對接過程的VLBI測量關鍵步驟，為嫦娥五號的VLBI測軌定位工作做了充分的准備。

在本次任務中，VLBI測軌分系統將在后續的三個多星期時間裡，一直伴隨嫦娥五號，為其保駕護航。

【有機熱控涂層就像能調控溫度的“衣服”】

液浮陀螺儀是慣性導航系統中應用極為廣泛的一種陀螺儀，具有精度高、可靠性高、環境適應能力強等優點，適用於飛機、航天器、空間站等導航和航姿系統中。在嫦娥系列探測器上，都使用了上海有機所生產的液浮陀螺儀專用氟油，保障了嫦娥系列探測器姿態控制系統的正常運行。

上海有機所有機熱控涂層研制組是上世紀六十年代為滿足我國第一顆人造衛星“東方紅一號”研制而成立的。幾十年來，幾代研制組科研人員克服了大量技術和裝備上的困難，研制出幾十種不同用途的有機熱控涂層，其中黑色有機熱控涂層系列、白色有機熱控涂層系列和其它顏色有機熱控涂層系列產品，已應用於我國已發射和在研的各類衛星和航天器型號上。有機熱控涂層就像一件能調控溫度的“衣服”，“穿”在航天器和儀器的外表面。在嫦娥系列探測器上，同樣使用了上海有機所研制生產的有機熱控涂層，為航天器的正常工作溫度環境保駕護航。

在此次航天任務中，上海硅酸鹽研究所承擔了熱控涂層、高溫抗氧化涂層、高溫隔熱屏、發動機包覆材料、柔性薄膜熱控涂層及組件、耐燒蝕天線透波窗，以及大尺寸二氧化碲晶體、壓電陶瓷等關鍵材料的研制。

（題圖來源：新華社 文中圖片由採訪對象提供）