同濟大學獲批嫦娥五號月球樣品，將啟動月壤相關科學研究

來自月球的“土特產(chǎn)”首次抵滬

■本報記者 李蕾

日前，一份月球“土特產(chǎn)”——從嫦娥五號采回的月球樣品被同濟大學成功簽收，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大學關于嫦娥五號月球科研樣品的申請。此次，同濟大學獲批嫦娥五號月球樣品4份，其中細粒月壤粉末樣品2份，巖屑樣2份。

2020年11月24日凌晨4時30分，嫦娥五號在海南文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，完成月球表面自動采樣任務后，于2020年12月17日凌晨1時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)”順利抵達同濟大學后，學校啟動月壤相關科學研究。同時，同濟大學航天測繪遙感與深空探測研究團隊還將追隨航天腳步，向更遙遠的深空探測挺進。

讓“嫦娥”最后百米看清月面

嫦娥三號、嫦娥四號、嫦娥五號探測器先后成功軟著陸月球，每一次都是同濟大學師生的自豪時刻。因為“嫦娥”進入動力落月階段，最后百米懸停避障段的關鍵環(huán)節(jié)由同濟大學測繪學科帶頭人童小華教授領銜的航天測繪遙感與深空探測研究團隊參與研究、助力完成。

嫦娥探月工程中，探測器落月的關鍵是軟著陸。所謂“軟著陸”，即通過緩沖手段來減小降落時的垂直速度，使之以安全的速度平穩(wěn)降落月球表面。其中的關鍵技術(shù)是在降落過程中，采用光學和激光三維測量等技術(shù)實現(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�！版隙鹞逄枌τ谔綔y器著陸點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鍵，在距離月面100米高度時，懸停、激光成像測量、選定著陸點、精確避障等一套連貫動作都要高度精準，一氣呵成。”童小華說。

懸停的內(nèi)涵就是避障，重點要讓“嫦娥”在空中看清月面。難點在于，懸停時間十分短，要讓“嫦娥”在“比一眨眼還短”的時間內(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量測，就會導致“嫦娥”看不清月面。而且機會只有3次，不然著陸器就要進行盲降。

童小華帶領團隊與中科院相關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鍵任務的完成。

“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立完成一連串落月動作，“嫦娥”要自主判斷、自主避障、自主選址。據(jù)介紹，自主降落風險很大，全球航天深空實現(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”著陸避障激光三維高精度測量任務開始，同濟大學航天測繪遙感與深空探測研究團隊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)量決定實際應用成效。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，同濟大學航天測繪遙感與深空探測研究團隊實現(xiàn)了航天重大工程遙感空間信息可信度理論與關鍵技術(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、航天器實時動態(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)實現(xiàn)在極短成像時間條件下的量測級探測精度。如，在使用月球或火星軌道器影像對著陸區(qū)選址進行地形分析時，采用團隊建立的顫振探測與影響補償技術(shù)方法和軟件，彌補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。

與此同時，針對嫦娥探測器激光三維系統(tǒng)著陸避障的探測任務，同濟大學與中國科學院上海技術(shù)物理研究所團隊一起，歷經(jīng)十余年合作，在同濟大學嘉定校區(qū)建立了一個占地3萬多平方米的月球與深空探測精密測繪綜合實驗場，創(chuàng)新性地建立寬視場多法向大平面檢校方法，進一步提高激光測量精度和避障準確性，將著陸區(qū)全視場激光三維探測精度從分米級提高到了厘米級，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，同濟大學航天測繪遙感與深空探測研究團隊與航天部門、中國科學院等合作，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、關鍵技術(shù)攻關和信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品研發(fā)，繼續(xù)為我國月球與深空探測貢獻智慧。（來源：解放日報）

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