“五朵金花”助力“嫦娥”揽月

中科院上海分院五家研究所助力嫦娥四号探月工程

天马望远镜（来源：中科院上海天文台）

三维成像敏感器光纤激光器（来源：中科院上海技物所）

12月8日，“嫦娥四号”探测器成功进入地月转移轨道，开启人类首次月球背面着陆探测之旅，为了“嫦娥四号”此次远行，中科院上海分院“五朵金花”——上海技物所、上海光机所、上海天文台、上海硅酸盐所和上海有机所精心装扮“嫦娥”。在探月之路上，“五朵金花”绽放“登月法宝”，助力“嫦娥”迎接各种严峻挑战，顺利完成探月之旅。

量身定制的外套：隔热控温

嫦娥四号升空后，面临极端的温度环境。受阳光直接照射的一面，温度可以高达一百度以上；而背阴面，温度则可低至零下一两百度。

为保证嫦娥四号的仪器设备在这样的空间环境下依然能正常工作，中科院上海有机所和上海硅酸盐所为嫦娥量身定制了两件不同材质的外套。

中科院上海有机所为“嫦娥”穿上了能调控温度的“外套”——有机热控涂层。中科院上海有机所有机热控涂层专家高级工程师邹永军表示，上海有机所是我国系统研制有机热控涂层的唯一单位，上世纪六十年代我国第一颗人造卫星“东方红一号”也穿过此“外套”。

中科院上海硅酸盐所的“外套”由十余种无机热控涂层、高温合金抗氧化涂层、高摩擦抗冷焊涂层、高温隔热屏及低温多层隔热组件等材料精制而成，用于不同仪器和部位。例如，嫦娥四号配备了多台姿控发动机，用于纠正“嫦娥”的身姿。发动机的核心部件特制的外衣——高温抗氧化涂层，能确保“嫦娥”每次都能保持精确而优美的姿态步入正确的轨道。

特殊地月空间“尺子”：测定轨

“嫦娥”从来没去过月球背面，怎么能确保她不迷路呢？中科院上海天文台亮出了一大法宝——“甚长基线干涉测量”（VLBI）技术。

VLBI是一项高精度测角技术，在深空探测快速、高精度定位与定轨方面，有不可或缺的重要作用。我国探月工程VLBI测轨分系统VLBI网由“上海天马65米”、“北京密云50米”、“云南昆明40米”、“乌鲁木齐南山26米”四台射电望远镜和上海VLBI指挥和数据处理中心组成，分辨率相当于口径为3000多千米的巨大望远镜。

据上海天文台研究员洪晓瑜介绍，在嫦娥四号任务中，中科院上海天文台牵头负责VLBI网测轨分系统的测轨任务，为嫦娥四号探测器进行轨道测定和预报，也就是说为嫦娥四号进行精密“导航”，在确保探测器嫦娥4号探测器测轨工作的同时，还兼顾着“鹊桥”——中继星的测量测轨任务。中继星"鹊桥"在今年5月发射，装载有伞状抛物面天线、测控天线和数传天线的中继星，能准确标记出为嫦娥四号探月的轨道中转信号，确保嫦娥四号和地面通信的畅通，精准软着陆。在嫦娥四号落月后，VLBI测轨网还将对鹊桥进行长期观测，以确保其一直在它的使命轨道上以正确的姿态完成嫦娥四号和地面之间的转发通讯。

VLBI测轨分系统就像“高精度定轨的刻度尺”或“高精度定位的游标卡尺”，让在“嫦娥”知道飞行的位置，以及后续的飞行线路。着陆之前，能精确地标记出她每一次优雅的转身和前进的步伐。可以形象的说为嫦娥四号提供“导航”信息。

一双“火眼金睛”、两副“眼镜”：导航探路

如果把嫦娥四号探月之旅比喻为38万公里的“马拉松”，“嫦娥”也要为最后100米冲刺做准备。但是，这次要落在月球背面，着陆区域地形起伏变化较大，这些都给“嫦娥”出了“难题”。

中科院上海技物所和中科院上海光机所这支王牌“激光兄弟连”亮出了看家法宝——激光测距敏感器、激光三维成像敏感器，相当于让“嫦娥”有了一双火眼金睛。在离月球30公里的时候，激光测距敏感器开始工作，着陆器能及时感知着陆器与月面的距离。到了百米冲刺的关键时刻——离月面100米的悬停点，着陆器优雅地戴上“3D眼镜”——激光三维成像敏感器，瞬间对月面实施高精度三维成像，主动避开障碍物或者凹坑，保障着陆器平稳着陆。到达月球后，巡视器与着陆器分离，巡视器换上中科院上海技物所研制的“彩色”眼镜——红外成像光谱仪在指定科学考察点开始工作，获取月表指定位置的精细光谱信息，为月面巡视区矿物组成分析提供科学探测数据。