玉兔二號巡視器繼續(xù)月背行走。圖為著陸器地形地貌相機拍攝的玉兔二號在A點影像圖。

(國家航天局供圖)

2019年1月3日10時26分，嫦娥四號探測器自主著陸在月球背面南極—艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內，實現(xiàn)人類探測器首次月背軟著陸。

隨嫦娥四號登月的，還有4臺神秘的小相機，包括3臺監(jiān)視相機和1臺降落相機，它們來自中國航天科技集團五院508所。這4臺CMOS(圖像傳感器)相機如同一個媒體團，在嫦娥四號到達月面之前，便做好了全方位的分工和準備，為全球開啟一場“月背”探索現(xiàn)場的視覺盛宴。

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

監(jiān)視相機——“監(jiān)視”兩器分離。嫦娥四號監(jiān)視相機共有3臺，主要任務是對巡視器與著陸器的釋放分離過程進行全程監(jiān)視，實現(xiàn)兩器解鎖、巡視器駛離連接支架等關鍵過程的監(jiān)測。同時，他們也可以為釋放分離過程中每一個指令的執(zhí)行情況提供直觀的視覺信息，并對下一個指令的執(zhí)行風險提供評估依據(jù)。巡視器釋放完畢后，裝在著陸器側面的監(jiān)視相機可定時拍攝不同太陽高度角下的月面圖像。

這些只有巴掌大小的相機看起來與我們平常使用的數(shù)碼相機無二，最重的不過700克，卻集成了光、機、電、熱等多項先進技術和自動曝光、實時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)射時的強烈沖擊和振動，具備動態(tài)下清晰拍攝的能力，更具長壽命、高可靠性能，是真正輕小便攜的“航天智造”。

為了讓4臺相機發(fā)揮各自功能，在嫦娥三號CMOS相機研制基礎上，科研人員針對月球背面的著陸進行了復核復算。相機軟件在原來的基礎上也有適應性的修改。因為嫦娥四號著陸在月球背面，導致探測器直接與地面測站通信需要通過月球中繼衛(wèi)星“轉手”，探測器數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇a速率大幅度降低。針對這一情況，降落相機FPGA軟件增加了一種高壓縮比圖像數(shù)據(jù)，完美解決了動力下降過程中實時圖像觀察與科學數(shù)據(jù)采集這兩大任務需求，即探測器動力下降過程中，相機地面軟件實時接收降落相機拍攝的高壓縮比圖像,探測器落月后再回放降落相機拍攝的科學數(shù)據(jù)。

此次“月背拍攝”任務的艱巨性在于月背著陸過程的成像具有開創(chuàng)性。降落相機采集探測器的落月區(qū)域圖像，尤其是對月球背面成像，對探測器落月區(qū)域的科學研究具有重大意義。監(jiān)視相機對著陸器和巡視器兩器分離提供重要視覺支持，并完成對巡視器活動區(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)域地質情況，從而輔助其他載荷進行科學探測。

(新媒體責編：wb001)