今年以色列和印度的月球探測(cè)器先后折戟在登陸前的時(shí)刻，相比起地月間30多萬(wàn)公里的跋涉，登月的最后一關(guān)才是最難關(guān)。中國(guó)的嫦娥四號(hào)探測(cè)器軟著陸的秘訣在哪里？一只明察秋毫而又反應(yīng)迅捷的“激光眼”，在其中起到了至關(guān)重要的作用，并斬獲了本屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)大獎(jiǎng)。
9月18日，澎湃新聞?dòng)浾邚摹爸袊?guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)大獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)蛊沸侣勍鈺?huì)”上獲悉，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所的“月背軟著陸激光導(dǎo)航避障敏感器” 是國(guó)際上首次投入月背區(qū)域軟著陸任務(wù)的高精度實(shí)時(shí)導(dǎo)航與三維避障載荷。它保障了2019年1月嫦娥四號(hào)探測(cè)器在月背南極-艾特肯盆地馮?卡門撞擊坑區(qū)域的安全著陸，主要技術(shù)指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
中科院上海技物所研究院、載荷研發(fā)團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)人何志平在通氣會(huì)上介紹道，技物所團(tuán)隊(duì)在十多年前就根據(jù)中國(guó)探月工程規(guī)劃的情況開展研究，在國(guó)際上首次提出用激光技術(shù)來(lái)獲取探測(cè)器與月球的距離，以及登陸地區(qū)的地形情況。
經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)在2012年解決了關(guān)鍵的技術(shù)和器件問(wèn)題，并幫助2013年的嫦娥三號(hào)探測(cè)器成功登陸地球。
與前輩不同，嫦娥四號(hào)將登陸地點(diǎn)選在了人類未曾征服過(guò)的月背。與月球正面相比，月背地形更為崎嶇起伏，只有南部的一個(gè)大撞擊坑較為平坦。月球探測(cè)器的軟著陸的條件因而也更為復(fù)雜。
作為嫦娥四號(hào)的“激光眼”，“月背軟著陸激光導(dǎo)航避障敏感器”的測(cè)距組件在距離月球數(shù)十公里時(shí)就早早開機(jī)，采用多級(jí)光學(xué)增益與電子學(xué)增益相結(jié)合的一體化控制方法，可自主適應(yīng)著陸過(guò)程中0°-90°對(duì)月角度變化、30km至15m高度波動(dòng)的復(fù)雜月背環(huán)境，測(cè)量準(zhǔn)確精度達(dá)6cm。探測(cè)器依據(jù)相關(guān)信息進(jìn)行速度和方向的調(diào)整。
距離月球100米時(shí)，嫦娥四號(hào)進(jìn)行了一次成敗攸關(guān)的懸停。它需要利用這個(gè)短暫的時(shí)間窗迅速了解著陸區(qū)域地形，選取安全的著陸點(diǎn)。
就在這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)間窗內(nèi)，三維成像組件使用16個(gè)激光光束對(duì)50m×50m的月背著陸區(qū)進(jìn)行高速掃描，在0.25秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)了0.2m分辨率的三維地形圖像獲取。
此外，其快速反演算法可將預(yù)處理時(shí)間壓縮至4秒以內(nèi)，大幅優(yōu)于現(xiàn)有商用激光雷達(dá)10分鐘至1小時(shí)量級(jí)的測(cè)量時(shí)間。
何志平將“激光眼”的成功要素概括為兩點(diǎn)，一是快，二是準(zhǔn)。0.25秒充分體現(xiàn)速度，而識(shí)別0.2米小坑、石塊的能力則保證了精度。此外，相比起圖像、微波等技術(shù)，激光導(dǎo)航避障的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，穩(wěn)定性更佳。
“中國(guó)是第一個(gè)用這個(gè)技術(shù)的，類比國(guó)際上的設(shè)備，我們?cè)诳傮w技術(shù)上領(lǐng)先?！彼f(shuō)道。美國(guó)的同類技術(shù)尚處于研發(fā)階段。
除了將繼續(xù)為未來(lái)的嫦娥五號(hào)、嫦娥六號(hào)保駕護(hù)航，何志平對(duì)澎湃新聞透露，這樣的激光導(dǎo)航避障敏感器也有望在“上九天”后“接地氣”。團(tuán)隊(duì)正與一些合作伙伴探索在無(wú)人船、自動(dòng)駕駛車等領(lǐng)域的應(yīng)用。作為航天工業(yè)的杰出產(chǎn)品，它的高可靠性毋庸置疑，接地氣的主要挑戰(zhàn)可能在于成本如何降低。
9月18日，澎湃新聞?dòng)浾邚摹爸袊?guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)大獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)蛊沸侣勍鈺?huì)”上獲悉，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所的“月背軟著陸激光導(dǎo)航避障敏感器” 是國(guó)際上首次投入月背區(qū)域軟著陸任務(wù)的高精度實(shí)時(shí)導(dǎo)航與三維避障載荷。它保障了2019年1月嫦娥四號(hào)探測(cè)器在月背南極-艾特肯盆地馮?卡門撞擊坑區(qū)域的安全著陸，主要技術(shù)指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
中科院上海技物所研究院、載荷研發(fā)團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)人何志平在通氣會(huì)上介紹道，技物所團(tuán)隊(duì)在十多年前就根據(jù)中國(guó)探月工程規(guī)劃的情況開展研究，在國(guó)際上首次提出用激光技術(shù)來(lái)獲取探測(cè)器與月球的距離，以及登陸地區(qū)的地形情況。
經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)在2012年解決了關(guān)鍵的技術(shù)和器件問(wèn)題，并幫助2013年的嫦娥三號(hào)探測(cè)器成功登陸地球。
與前輩不同，嫦娥四號(hào)將登陸地點(diǎn)選在了人類未曾征服過(guò)的月背。與月球正面相比，月背地形更為崎嶇起伏，只有南部的一個(gè)大撞擊坑較為平坦。月球探測(cè)器的軟著陸的條件因而也更為復(fù)雜。
作為嫦娥四號(hào)的“激光眼”，“月背軟著陸激光導(dǎo)航避障敏感器”的測(cè)距組件在距離月球數(shù)十公里時(shí)就早早開機(jī)，采用多級(jí)光學(xué)增益與電子學(xué)增益相結(jié)合的一體化控制方法，可自主適應(yīng)著陸過(guò)程中0°-90°對(duì)月角度變化、30km至15m高度波動(dòng)的復(fù)雜月背環(huán)境，測(cè)量準(zhǔn)確精度達(dá)6cm。探測(cè)器依據(jù)相關(guān)信息進(jìn)行速度和方向的調(diào)整。
距離月球100米時(shí)，嫦娥四號(hào)進(jìn)行了一次成敗攸關(guān)的懸停。它需要利用這個(gè)短暫的時(shí)間窗迅速了解著陸區(qū)域地形，選取安全的著陸點(diǎn)。
就在這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)間窗內(nèi)，三維成像組件使用16個(gè)激光光束對(duì)50m×50m的月背著陸區(qū)進(jìn)行高速掃描，在0.25秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)了0.2m分辨率的三維地形圖像獲取。
此外，其快速反演算法可將預(yù)處理時(shí)間壓縮至4秒以內(nèi)，大幅優(yōu)于現(xiàn)有商用激光雷達(dá)10分鐘至1小時(shí)量級(jí)的測(cè)量時(shí)間。
何志平將“激光眼”的成功要素概括為兩點(diǎn)，一是快，二是準(zhǔn)。0.25秒充分體現(xiàn)速度，而識(shí)別0.2米小坑、石塊的能力則保證了精度。此外，相比起圖像、微波等技術(shù)，激光導(dǎo)航避障的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，穩(wěn)定性更佳。
“中國(guó)是第一個(gè)用這個(gè)技術(shù)的，類比國(guó)際上的設(shè)備，我們?cè)诳傮w技術(shù)上領(lǐng)先?！彼f(shuō)道。美國(guó)的同類技術(shù)尚處于研發(fā)階段。
除了將繼續(xù)為未來(lái)的嫦娥五號(hào)、嫦娥六號(hào)保駕護(hù)航，何志平對(duì)澎湃新聞透露，這樣的激光導(dǎo)航避障敏感器也有望在“上九天”后“接地氣”。團(tuán)隊(duì)正與一些合作伙伴探索在無(wú)人船、自動(dòng)駕駛車等領(lǐng)域的應(yīng)用。作為航天工業(yè)的杰出產(chǎn)品，它的高可靠性毋庸置疑，接地氣的主要挑戰(zhàn)可能在于成本如何降低。
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