同濟(jì)大學(xué)獲批嫦娥五號(hào)月球樣品，將啟動(dòng)月壤相關(guān)科學(xué)研究

來自月球的“土特產(chǎn)”首次抵滬

■本報(bào)記者 李蕾

日前，一份月球“土特產(chǎn)”——從嫦娥五號(hào)采回的月球樣品被同濟(jì)大學(xué)成功簽收，這是上海首次收到月球科研樣品。經(jīng)月球樣品專家委員會(huì)評審、探月與航天工程中心審核，國家航天局探月與航天工程中心通過了同濟(jì)大學(xué)關(guān)于嫦娥五號(hào)月球科研樣品的申請。此次，同濟(jì)大學(xué)獲批嫦娥五號(hào)月球樣品4份，其中細(xì)粒月壤粉末樣品2份，巖屑樣2份。

2020年11月24日凌晨4時(shí)30分，嫦娥五號(hào)在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，完成月球表面自動(dòng)采樣任務(wù)后，于2020年12月17日凌晨1時(shí)59分自月球凱旋，在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場安全著陸，攜帶1731克月球樣品返回地面，實(shí)現(xiàn)中國首次月球無人采樣返回。

這份月球“土特產(chǎn)”順利抵達(dá)同濟(jì)大學(xué)后，學(xué)校啟動(dòng)月壤相關(guān)科學(xué)研究。同時(shí)，同濟(jì)大學(xué)航天測繪遙感與深空探測研究團(tuán)隊(duì)還將追隨航天腳步，向更遙遠(yuǎn)的深空探測挺進(jìn)。

讓“嫦娥”最后百米看清月面

嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)、嫦娥五號(hào)探測器先后成功軟著陸月球，每一次都是同濟(jì)大學(xué)師生的自豪時(shí)刻。因?yàn)椤版隙稹边M(jìn)入動(dòng)力落月階段，最后百米懸停避障段的關(guān)鍵環(huán)節(jié)由同濟(jì)大學(xué)測繪學(xué)科帶頭人童小華教授領(lǐng)銜的航天測繪遙感與深空探測研究團(tuán)隊(duì)參與研究、助力完成。

嫦娥探月工程中，探測器落月的關(guān)鍵是軟著陸。所謂“軟著陸”，即通過緩沖手段來減小降落時(shí)的垂直速度，使之以安全的速度平穩(wěn)降落月球表面。其中的關(guān)鍵技術(shù)是在降落過程中，采用光學(xué)和激光三維測量等技術(shù)實(shí)現(xiàn)接力避障，讓著陸器選擇在平坦地形下降，確�！版隙稹卑踩�落月�！版隙鹞逄�(hào)對于探測器著陸點(diǎn)的位置精度和平整度都有極高的要求：著陸區(qū)域內(nèi)沒有太高的凸起，沒有太深的凹坑，坡度也要符合任務(wù)要求。特別是在落月的最后幾分鐘，探測器自主降落階段非常關(guān)鍵，在距離月面100米高度時(shí)，懸停、激光成像測量、選定著陸點(diǎn)、精確避障等一套連貫動(dòng)作都要高度精準(zhǔn)，一氣呵成�！蓖�小華說。

懸停的內(nèi)涵就是避障，重點(diǎn)要讓“嫦娥”在空中看清月面。難點(diǎn)在于，懸停時(shí)間十分短，要讓“嫦娥”在“比一眨眼還短”的時(shí)間內(nèi)探測出障礙物，避開起伏超過20厘米的凹坑和凸起的石頭。在這一瞬間，如果障礙物不能得到精準(zhǔn)量測，就會(huì)導(dǎo)致“嫦娥”看不清月面。而且機(jī)會(huì)只有3次，不然著陸器就要進(jìn)行盲降。

童小華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與中科院相關(guān)院所和航天部門密切合作，經(jīng)過多年自主探索，他們建立起測繪遙感空間信息可信度理論方法和技術(shù)體系，以高可信度保障嫦娥探測器軟著陸激光懸停避障探測關(guān)鍵任務(wù)的完成。

“嫦娥”落月的自主控制階段，被業(yè)界稱為“黑色720秒”。這一刻，“嫦娥”脫離地面控制，要完全靠自己的能力獨(dú)立完成一連串落月動(dòng)作，“嫦娥”要自主判斷、自主避障、自主選址。據(jù)介紹，自主降落風(fēng)險(xiǎn)很大，全球航天深空實(shí)現(xiàn)探測器軟著陸的成功率不到50%。2019年，全球共有3次航天器落月著陸，只有中國成功了，并且實(shí)現(xiàn)了人類探測器首次到月球背面著陸。

以高可信度探測出月面障礙

自從2008年參與“嫦娥三號(hào)”著陸避障激光三維高精度測量任務(wù)開始，同濟(jì)大學(xué)航天測繪遙感與深空探測研究團(tuán)隊(duì)就踏上了為航天重大工程求索創(chuàng)新之路。

測繪遙感空間數(shù)據(jù)是國家重要的戰(zhàn)略資源，數(shù)據(jù)的質(zhì)量決定實(shí)際應(yīng)用成效。目前國際上尚無成熟解決這一問題的有效方案。經(jīng)過多年探索，同濟(jì)大學(xué)航天測繪遙感與深空探測研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了航天重大工程遙感空間信息可信度理論與關(guān)鍵技術(shù)的突破，解決了航天探測場景靜態(tài)要素的誤差可信度量、航天器實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)遙感信息的質(zhì)量可信控制、海量遙感空間數(shù)據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量可信評估等一系列共性難題。這些研究成果為“嫦娥”落月提供了重要的理論支撐，特別是激光三維系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在極短成像時(shí)間條件下的量測級(jí)探測精度。如，在使用月球或火星軌道器影像對著陸區(qū)選址進(jìn)行地形分析時(shí)，采用團(tuán)隊(duì)建立的顫振探測與影響補(bǔ)償技術(shù)方法和軟件，彌補(bǔ)顫振對測圖精度的影響，才能把顫振引起的偽地形盡可能消除，使地形更精準(zhǔn)。

與此同時(shí)，針對嫦娥探測器激光三維系統(tǒng)著陸避障的探測任務(wù)，同濟(jì)大學(xué)與中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所團(tuán)隊(duì)一起，歷經(jīng)十余年合作，在同濟(jì)大學(xué)嘉定校區(qū)建立了一個(gè)占地3萬多平方米的月球與深空探測精密測繪綜合實(shí)驗(yàn)場，創(chuàng)新性地建立寬視場多法向大平面檢校方法，進(jìn)一步提高激光測量精度和避障準(zhǔn)確性，將著陸區(qū)全視場激光三維探測精度從分米級(jí)提高到了厘米級(jí)，以高可信度探測出威脅安全著陸的月面障礙。

據(jù)悉，此次成功申請獲批的嫦娥五號(hào)采集的月球樣品，對于深入開展月壤遙感物化性質(zhì)分析、模擬月壤研制、器—壤相互作用、月面原位材料利用與智能建造等方面的研究，具有重要意義。目前，同濟(jì)大學(xué)航天測繪遙感與深空探測研究團(tuán)隊(duì)與航天部門、中國科學(xué)院等合作，正在開展我國探月工程四期月球南極探測和建立月球科研站、小行星探測方面的理論方法研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品研發(fā)，繼續(xù)為我國月球與深空探測貢獻(xiàn)智慧。（來源：解放日報(bào)）

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