▲地面备份件正在做模拟实验，许琦敏摄

今天凌晨，嫦娥四号卫星升空奔赴月球，将于20多天后在月球背面实现软着陆和巡视探测，这在人类历史上还是首次。为了确保这个“首次”顺利完成，上海科研人员为它研制了高科技“慧眼”。

激光“慧眼”助着陆器安然落月

与嫦娥三号的飞行路线有所不同，嫦娥四号着陆器由运载火箭直接送入地月转移轨道，此后经历地月转移阶段、环月段和动力下降段，最终完成月面着陆任务。在距月面15千米高度时，由中国科学院上海技术物理研究所研制的一只“慧眼”——激光测距敏感器，将开始工作。根据着陆器降落过程中的姿态调整需求，这只“慧眼”的远距离、近距离测距波束必须具备同时测距功能。

“由于月球背面陨石坑比正面更多，地势也更加崎岖，因此着陆难度更大。”该设备主任设计师、中国科学院上海技术物理研究所副研究员程鹏飞告诉记者，在着陆器下降过程中，激光测距敏感器需要从几十公里一直测到十几米，其所接收的回波信号强弱变化高达千万倍，同时又要保持测距的高精度，因此对仪器性能提出了很高要求。

▲测距敏感器激光器

嫦娥四号的很多设备用的是嫦娥三号的备份器件，但激光测距敏感器却是全新研制的，采用了回波信号自动增益控制、多个测距通道复合交接班、百亿分之一秒高分辨率时间间隔测量等关键技术，探测距离超过40千米，距离测量精度优于0.2米。其中，测距敏感器激光器的光源由中国科学院上海光学精密机械研究所提供，该所空间激光工程技术实验室副主任刘源介绍，此激光器采用独有的专利技术和核心工艺，满足了空间极端环境下的使用要求。

比激光测距敏感器任务更艰巨的，是激光三维成像敏感器——它肩负着为着陆器选择安全可靠着陆地点的重任，而且必须独立完成任务，确保在仅有的三次机会中找到起伏小于20厘米的平地。在着陆器离月面100米高度时，会有一次悬停，此时激光三维成像敏感器开始工作：每秒钟内激光器会发射出5万次激光，在0.25秒内实现30度视场的获取，并在一秒钟内做出判断。为此，出征之前，科研人员对其进行了大量可靠性验证和定期检测，确保此次着陆安全无误。

▲三维成像敏感器光纤激光器

“红外眼”将辨析月面及陨石化学组分

与激光三维成像敏感器相似，安装在巡视车上的“眼睛”——红外成像光谱仪也由嫦娥三号的备份元器件组装而成。该设备研制负责人、中科院上海技物所副研究员李春来告诉记者，同样的“眼睛”曾随玉兔月球车一起出征虹湾。“其实，它可以根据获取的光谱分析出拍摄下的月壤、陨石的化学组分，这将为科学家提供大量宝贵的一手科学数据。”李春来说，重新组装的这台仪器，单次获取月表光谱信息的时间周期由嫦娥三号时的25分钟缩短至11分钟，这意味着它能获取更多科研信息。

为确保设备顺利随嫦娥四号“奔月”，相关科研人员早在三个月前就已赶赴西昌，参与发射前的准备。发射成功之后，他们还将前往北京飞控中心，在着陆、巡视月面的三个月里跟踪全过程。

▲科研团队技术攻关场景

此外，月球上的环境极其恶劣：月昼时温度超过100℃，月夜时温度又下降到-200℃，这对嫦娥四号和它所携带的设备是个不小的挑战。为了帮它们创造温度适宜的工作环境，中国科学院上海硅酸盐研究所为嫦娥四号特制了各种神奇“外衣”，用以“防寒、保暖、散热”。

▲制成嫦娥四号特殊“外衣”的部分布料，金婉霞摄

当嫦娥四号预备着陆时，发动机将再度点火，此时的瞬时温度可高达1400℃，这将猛烈炙烤发动机周围的电子元器件。科研人员们给发动机罩上了一层高温隔热屏，它能像“金钟罩”一样将设备与高温环境隔绝开来。当巡视器外出工作时，其随身携带的太阳能电池阵便开始供能。此时，高摩擦抗冷焊涂层将充当太阳能电池阵的防冻外衣，确保它在寒冷环境下也能自如开合。

作者：许琦敏 金婉霞
编辑：朱颖婕
责任编辑：张鹏

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