嫦娥五号探测器成功发射,上海技物所与上海光机所助其开展无人月面取样返回任务

2020年11月24日北京时间4时30分,在中国文昌航天发射场,长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,火箭飞行约2200秒后,顺利将探测器送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。

发射现场

上海技物所的贡献

上海技物所研制嫦娥五号月球矿物光谱分析仪、激光测距测速敏感器和激光三维成像敏感器随探测器升空。

月球矿物光谱分析仪是探测器有效载荷之一,将对月球表面着陆采样区进行光谱探测和矿物组成分布分析。激光测距测速敏感器、激光三维成像敏感器是姿态控制(GNC)分系统的重要单机,是探测器能够成功软着陆月球表面的重要技术保障。激光测距测速敏感器将在探测器着陆月面时提供远程距离和速度信息,有望实现国际首次在月球探测器软着陆阶段使用激光多普勒测速技术进行三个正交方向速度测量。激光三维成像敏感器将在探测器悬停时提供月面着陆区的精确三维图像。

嫦娥五号月球矿物光谱分析仪
嫦娥五号激光测距测速敏感器、激光三维成像敏感器

按计划,嫦娥五号将实施我国首个无人月面取样返回任务。届时,上海技物所3台(套)光电产品将先后开展工作。

上海光机所的功绩

上海光学精密机械研究所承担了嫦娥五号探测器上激光测距测速敏感器和三维成像敏感器两个系统中的核心组件——三台激光器的研制任务。

三维成像敏感器激光器

在承担嫦娥三号、四号相关工作的基础上,嫦娥五号上有两款激光器实现了技术继承和升级:测距模块激光器从环月阶段开始工作,通过大能量、窄脉宽激光来测量着陆器和月面的距离;三维成像敏感器激光器是在着陆器悬停时,利用高重频、窄脉宽脉冲激光瞬时对月面实施高精度三维成像,为选择精确的着陆点提供依据;激光器在减重20%的同时,满足了嫦娥五号更苛刻的振动力学要求。

激光测距测速敏感器测距模块激光器

为了嫦娥五号着陆更加平稳,首次在着陆器上增加了测速模块,上海光机所设计了首个在着陆器上使用的窄线宽光纤激光器,实现了窄线宽(kHz量级)、低强度噪声的激光输出,从落月阶段开始工作,通过探测激光回波的频率信息来测量着陆器相对月面的速度,实现了空间应用系统从能量探测模式向频率探测模式的开拓。

激光测距测速敏感器测速模块激光器

三款激光器从远至近陆续开启,从继承到开拓,为嫦娥五号任务的顺利完成提供强有力支撑,为国家的深空探测和空间科学做出贡献。

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