“五朵金花”助力“嫦娥”揽月

中国科学院上海天文台天马望远镜

“嫦娥”月亮回到了安心的家

自从嫦娥四号探测器于1月3日成功地在月球背面的预选区域着陆以来，它已经完成了诸如中继卫星链路连接、有效载荷启动、两个装置的分离、月球车的休眠和唤醒以及两个装置的相互拍摄等任务。项目任务圆满完成后，嫦娥四号任务将转入科学探测阶段，登陆车和火星车将继续进行原地探测和月球表面巡视探测。

■我们的记者黄鑫，见习记者何静

2018年12月8日，嫦娥四号探测器成功进入地月转移轨道，开始了人类首次登月探索之旅。为了嫦娥四号的漫长旅程，中国科学院上海分院的“五朵金花”——上海技术与材料研究所、上海光学机械研究所、上海天文台、上海硅酸盐研究所和上海有机机械研究所——装扮成了“嫦娥”。在探索月球的途中，“五朵金花”帮助嫦娥迎接了各种严峻的挑战，成功地完成了旅程。

定制“外套”:隔热和温度控制

嫦娥四号发射后面临极端温度环境。在阳光直接照射的一侧，温度可以达到100摄氏度以上。在阴面，温度可以低至零下120摄氏度。

为了确保嫦娥四号的仪器和设备在这样的空间环境下仍能正常工作，中国科学院上海机械研究所和上海硅酸盐研究所为嫦娥四号量身定做了两种不同材料的涂层。

中国科学院上海有机科学研究所为所有机器的热控涂层专家、高级工程师邹永军说，上海有机研究所是中国唯一系统开发有机热控涂层的单位。20世纪60年代，中国第一颗人造卫星“东方红一号”也穿过了这件“夹克”。

中科院上海硅酸盐研究所的“夹套”由十多种无机热控涂层、高温合金抗氧化涂层、高摩擦抗冷焊接涂层、高温隔热屏和低温多层隔热组件组成，用于不同的仪器和部件。例如，嫦娥4号配备了几个姿态控制引擎来纠正嫦娥的姿态。高温抗氧化涂层是发动机核心部件的特殊涂层，确保嫦娥每次都能保持准确优美的姿态，进入正确的轨道。

专用月球空间“标尺”:测量轨道

嫦娥从来没有去过月球背面。她怎么能确定她没有迷路？中国科学院上海天文台揭秘了一件法宝——甚大规模集成电路技术。

VLBI是一种高精度角度测量技术，在深空探测快速高精度定位和定轨中发挥着不可或缺的重要作用。中国探月工程VLBI定轨子系统的VLBI网由四个射电望远镜“上海天马65米”、“北京密云50米”、“云南昆明40米”和“乌鲁木齐南山26米”以及上海VLBI指挥和数据处理中心组成，分辨率相当于一个直径超过3000公里的巨型望远镜。

据上海天文台研究员洪小玉介绍，在嫦娥四号任务中，该站率先完成了甚长基线网定轨子系统的定轨任务，对嫦娥四号探测器进行了定轨和预测，并进行了精确的“导航”。同时，它还考虑到了盖乔中继星的定轨任务。嫦娥四号着陆后，VLBI还将对鹊桥进行长期观测，以确保嫦娥四号在任务轨道上以正确的姿态完成与地面的转发通信。

VLBI定轨与分轨系统就像一个“高精度定轨标尺”或“高精度定位游标卡尺”，让嫦娥知道飞行位置和后续的飞行路线。着陆前，每个优美的转弯和前进的步伐都可以被准确地标记出来，为嫦娥四号提供导航信息。

一双“金眼睛”和两双“眼镜”:导航与探索

嫦娥四号的探月之旅就像一场38万公里的“马拉松”，为的是冲刺最后100米。然而，这次它将在月球背面着陆，着陆区的地形起伏很大，这给嫦娥造成了困难。

中国科学院上海技术与材料研究所和上海光学与力学研究所的王牌“激光兄弟”揭开了他们保卫家园的法宝——激光测距传感器和激光三维成像传感器，给了嫦娥一只金色的眼睛。

当它离月球30公里时，激光测距传感器开始工作，着陆器能够及时感知着陆器和月球表面之间的距离。在100米冲刺的关键时刻——离月球表面100米的悬停点，着陆器优雅地戴上“3D眼镜”——激光3D成像传感器，立即在月球表面进行高精度3D成像，主动避开障碍物或凹坑，确保着陆器顺利着陆。到达月球后，月球车与着陆器分离，月球车由上海理工大学研制的“彩色”玻璃-红外成像光谱仪代替，该光谱仪在指定的科学考察点开始工作，获取月球表面指定位置的精细光谱信息，为月球表面巡逻区的矿物成分分析提供科学的探测数据。

中国科学新闻(2019-014，第三版焦点)