 長征五號遙五運載火箭在中國文昌航天發射場點火升空，嫦娥五號探測器踏上奔月之旅（國家航天局供圖）
11月24日，我國在中國文昌航天發射場，用長征五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約2200秒后，順利將探測器送入預定軌道，開啟我國首次地外天體采樣返回之旅。
國家航天局探月與航天工程中心副主任、探月工程三期副總設計師、嫦娥五號任務新聞發言人裴照宇表示，嫦娥五號任務有望創造5個“中國首次”，一是地外天體的采樣與封裝，二是地外天體的起飛，三是月球軌道交會對接，四是攜帶樣品高速地球再入，五是樣品的存儲、分析和研究。
中科院上海分院“五朵金花”——中科院上海技物所、中科院上海光機所、中科院上海天文臺、中科院上海硅酸鹽所和中科院上海有機所再次拿出各自“法寶”，助力嫦娥五號此次探月之旅。
光電載荷助力嫦娥五號開展月球采樣返回任務
按計劃，嫦娥五號將實施我國首個無人月面取樣返回任務。中科院上海技物所負責研制嫦娥五號月球礦物光譜分析儀、激光測距測速敏感器和激光三維成像敏感器。月球礦物光譜分析儀是探測器有效載荷之一，將對月球表面著陸采樣區進行光譜探測和礦物組成分布分析。激光測距測速敏感器、激光三維成像敏感器是姿態控制（GNC）分系統的重要單機，是探測器能夠成功軟著陸月球表面的重要技術保障。激光測距測速敏感器將在探測器著陸月面時提供遠程距離和速度信息，有望實現國際首次在月球探測器軟著陸階段使用激光多普勒測速技術進行三個正交方向速度測量。激光三維成像敏感器將在探測器懸停時提供月面著陸區的精確三維圖像。
中科院上海光機所承擔了兩個系統中的核心組件——3臺激光器的研制。在承擔嫦娥三號、四號相關工作的基礎上，嫦娥五號上有兩款激光器實現了技術繼承和升級：測距模塊用激光器從環月階段開始工作，通過大能量、窄脈寬激光來測量著陸器和月面的距離；三維成像敏感器激光器是在著陸器懸停時，利用高重頻、窄脈寬脈沖激光瞬時對月面實施高精度三維成像，為選擇精確的著陸點提供依據；激光器在減重20%的同時，滿足了嫦娥五號更苛刻的振動力學要求。
為了讓嫦娥五號著陸更加平穩，首次在著陸器上增加了測速模塊，中科院上海光機所設計了首個在著陸器上使用的窄線寬光纖激光器，實現了窄線寬（kHz量級）、低強度噪聲的激光輸出，從落月階段開始工作，通過探測激光回波的頻率信息來測量著陸器相對月面的速度，實現了空間應用系統從能量探測模式向頻率探測模式的開拓。
3款激光器從遠至近陸續開啟，從繼承到開拓，為嫦娥五號任務的順利完成提供強有力支撐，為國家的深空探測和空間科學做出貢獻。
VLBI測軌分系統為嫦娥五號探測任務保駕護航
作為探月工程測控與回收系統的重要組成部分，中科院上海天文臺牽頭的中國甚長基線干涉測量（VLBI）網將與現有航天測控網,共同完成嫦娥五號探測器各飛行段的測定軌及定位任務。
VLBI是一項高精度測角技術，在月球與深空探測器快速、高精度定軌和定位方面，有著不可或缺的重要作用。我國的VLBI測軌分系統由北京站、上海站、昆明站和烏魯木齊站以及位于上海天文臺的VLBI數據處理中心（VLBI中心）組成。這樣一個網所構成的望遠鏡分辨率相當于口徑為3000多千米的巨大的綜合口徑射電望遠鏡，測角精度可以達到百分之幾角秒。
在嫦娥五號任務中，VLBI將參與探測器地月轉移段、近月制動段、環月飛行段、著陸下降段、月面工作段、動力上升段、交會對接段、環月等待段和月地轉移段等9個飛行段探測器的相對差分單項測距（ΔDOR）測量及探測器的軌道確定和預報；確定月面著陸點及月面起飛點的精確坐標，軌道器與上升器交會對接遠程導引，月地轉移段的軌道器與返回器分離點預報等。
為完成月球距離交會對接段的軌道器與上升器的動態雙目標精確測量，VLBI采用了新的動態雙目標同波束測量方式，VLBI中心采用全新設計的動態雙目標數據處理與測定軌系統，觀測站配置了新型多比特記錄傳輸一體化VLBI終端。在任務前，利用VLBI仿真數據，演練了從月面起飛到交會對接過程的VLBI測量關鍵步驟，為嫦娥五號的VLBI測軌定位工作做了充分的準備。
在本次任務中，VLBI測軌分系統通過技術創新，不斷提高測定軌技術能力，將在后續的三個多星期時間里，日月伴隨嫦娥五號，為其艱辛的旅程保駕護航，努力為嫦娥五號的圓滿成功及我國首次月面采樣返回做出應有的貢獻。
多項關鍵材料保障“嫦娥五號”探測器可靠運行
在此次航天任務中，中科院上海硅酸鹽所承擔了熱控涂層、高溫抗氧化涂層、高溫隔熱屏、發動機包覆材料、柔性薄膜熱控涂層及組件、耐燒蝕天線透波窗，以及大尺寸二氧化碲晶體、壓電陶瓷等關鍵材料的研制。
中科院上海有機所研制的陀螺儀專用浮液和有機熱控涂層，在這次航天任務中，保證了嫦娥系列探測器的可靠運行。液浮陀螺儀是慣性導航系統中應用極為廣泛的一種陀螺儀，具有精度高、可靠性高、環境適應能力強等優點，適用于飛機、航天器、空間站等的導航和航姿系統中。有機熱控涂層就像能調控溫度的衣服穿在航天器和儀器的外表面。在嫦娥系列探測器上，同樣使用了上海有機所研制生產的有機熱控涂層，這些涂層為航天器的正常工作溫度環境保駕護航。
中科院上海有機所是我國研制及批量生產高比重、高粘度，陀螺專用氟油的重要單位，同時也是我國系統研制有機熱控涂層的重要單位。值得一提的是，有機熱控涂層研制組是上世紀60年代為滿足我國第一顆人造衛星“東方紅一號”研制而成立的。
來源：中國科學報
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