人类月球日|回顾中国探月之旅的那些“首次”
发布时间:2022-07-22
出品:科普中国
作者:吕宝刚(中国科学院西安光学精密机械研究所)
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  月球是距离地球最近的天体,也是环绕地球的唯一天然卫星,人们对月亮的关心和探索自从人类诞生就已经开始,月亮可以说是我们小时候最先认识的天体之一

  怀着对月球的向往,1969年7月20日,人类的足迹第一次留在了月球上而这也是人类首次对外太空进行探索并迈出的第一步。

  人们对月亮的好奇并未因为第一次探月成功便终止就拿我国来说就有嫦娥一号二号三号等卫星前赴后继奔向月球那就让我们在人类月球日这天一起回顾中国的探月之旅吧

嫦娥一号——中国探月初尝试

  2004年1月,国务院批准我国首次绕月工程立项,命名为“嫦娥工程”。“嫦娥工程”的启动,拉开了我国月球与深空探测的序幕。

  以杨建峰研究员为核心的早一批中国科学院西安光学精密机械研究所以下简称西光所探月人,紧跟国家步伐开始了CE-1卫星CCD立体相机和干涉成像光谱仪的研制,它们的主要任务是获取月表的三维立体影像和分析月球表面有用元素及物质类型的含量与分布。


  CE-1卫星CCD立体相机

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)

  面对首次探月经验不足的情况,整个团队加班加点,通过一轮又一轮的讨论和不断迭代,最终提出了 “单镜头+大面阵”的创新方案。

  2007年10月24日,嫦娥一号探测卫星发射成功,CE-1卫星CCD立体相机成功获取了中国首次月球探测工程的第一幅月球图像。


  中国首次月球探测工程第一幅月面图像

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)

  CE-1卫星CCD立体相机采用线阵扫描的方式进行工作,轨道高度约为200km,每一轨的月面幅宽为60km,像元分辨率为120m,图像清晰度和分辨率均优于其它国家,达到了世界领先水平。

  CE-1卫星干涉成像光谱仪成功获取了全月面79%区域清晰的多光谱图像,也是国际上第一次获取480nm-960nm的32谱段连续光谱和图像,图像清晰度高,层次纹理丰富,为科学家研究月表物质成份提供了具有自主知识产权的原生信息源。


  全月面79%区域清晰的多光谱图像

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)

CCD立体相机——不断进行自我革新

  2010年10月1日,嫦娥二号卫星成功发射。由西光所月球与深空探测团队研制的CE-2卫星CCD立体相机空间分辨率由CE-1卫星CCD立体相机的120米提高到7米,足足提高了17倍,拍摄的 “7米分辨率全月影像图”被两院院士评选为“2012年度瀚霖杯中国十大科技进展新闻”之四,成果水平国际领先。


  CE-2卫星CCD立体相机

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)


  首次获得了1米分辨率的虹湾地区照片

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)

  2013年12月2日,嫦娥三号卫星在西昌卫星发射中心成功发射,西光所月球与深空探测团队研制了嫦娥三号有效载荷“玉兔号”月球车全景相机和月基光学望远镜两台设备。

  CE-3全景相机单台重量突破650g,在轨成功获取了着陆器的彩色照片,标志着嫦娥三号任务圆满成功,获取的月表全景图像也为后期月球车故障排除提供了参考。


  CE-3全景相机

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)


  CE-3全景相机拍摄的着陆器照片

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)

  CE-3月基光学望远镜利用月球无大气干扰、自转缓慢的优势,在近紫外波段对天体进行长期连续监测,完成地面所无法实现的天文观测任务

  CE-3月基光学望远镜是中国第一个空间天文望远镜,它实现了两个“人类首次”:首次依托地外天体平台开展自主天文观测,和首次月基-地基天文联合观测CE-3月基光学望远镜是CE-3卫星在轨工作寿命最长的载荷。


  CE-3月基光学望远镜

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)


  CE-3月基光学望远镜在轨观测的星体

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)

清晰采样——探月更上一层楼

  2018年12月8日,嫦娥四号在西昌卫星发射中心成功发射,嫦娥四号成功登陆月球背面,全人类首次实现月球背面软着陆

  西光所月球与深空探测团队研制的嫦娥四号有效载荷“玉兔号”月球车全景相机超使命完成任务,见证了人类首次对月背的探测,也首次获取了冯•卡门撞击坑内的360°全景图像。


  CE-4全景相机

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)


  CE-4全景相机拍摄的月背着陆器照片

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)

  2020年11月24日,嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场成功发射,也是负责嫦娥三期工程“采样返回”任务的中国首颗地月采样往返卫星。

  西光所月球与深空探测团队研制的CE-5全景相机是其重要载荷,承担着获取着陆采样区高分辨率图像、地质地貌探测以及国旗成像的任务


  CE-5全景相机

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)

  CE-5全景相机重量持续优化,单台重量最终突破了450g,CE-5全景相机在轨工作下传数据显示国旗图像清晰,色彩饱满,环拍图像能看到采样区清晰的采样痕迹。


  CE-5全景相机环拍成像,拍摄五星红旗在月面成功展开

  图片来源:中国科学院西安光学精密机械研究所)

  人类探索月球的步伐永无止境,发展航天事业,建设航天强国,我们使命在肩、任重道远。未来,人类的探测方式将更加多元化,探测手段将不断扩展探索的空间对象将更加多元化,探测的距离将延伸向更遥远的空间

  编辑王婷婷

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