作為離地球最近的一顆天體，人類一直沒有放棄對月球的探索。我國近日發射成功的“嫦娥四號”月球探測器自然也受到了全世界的關注。1月11日，嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器在“鵲橋”中繼星支持下對月球背面進行了全景拍攝，這也是世界第一張近距離拍攝的月背影像圖。對于月球的研究以及中國登月計劃，這張全景圖都有很大的科研價值。
那么科研所使用的全景相機與平時我們使用的全景相機有什么樣的不同？在技術層次上又有著哪些獨特的突破？近日，制作這款全景相機的中科院西安光機所發表文章，為我們解讀了這其中的技術難點。
在嫦娥四號月球車搭載的4臺科學載荷中，由中科院西安光機所研制的全景相機將延續嫦娥三號的配置。面對人類首次在月球背面的軟著陸和巡視探測任務，全景相機將承擔著陸器和巡視器的互相拍攝、巡視器對月球背面的巡視勘察兩項工程任務以及月球背面巡視區形貌與地質構造調查的科學任務。
中科院西安光機所研究員楊建峰告訴記者，此次搭載的兩個全景相機都在巡視器的桅桿上，距月面的距離是1.5米，這相當于一個正常人眼睛離地面的距離。“兩個全景相機之間的距離是270毫米，這就像是人類的兩個眼睛，能夠仔細觀察月球的地形地貌，在巡視器往前走的時候可以判斷距離。”
全景相機可以360度旋轉拍攝周邊圖像，在工作中它將拍攝幾十上百張圖片，再拼接出整個地形地貌的全部形態。由于全景相機的各項技術保證，實現了代替人類“身臨其境”觀察月球的功能，可以達到“所見即所得”的效果。
楊建峰介紹道，全景相機還可以幫助光譜儀、雷達選擇目標。“雷達主要看地下的東西，但是上下之間有一定的關系，全景相機可以讓它們認識到觀察的物體形態，相當于起到一個預先引導的作用。”楊建峰說。
作為嫦娥三號任務圓滿成功的見證，全景相機拍攝到了著陸器上鮮艷的五星紅旗。楊建峰表示，此次嫦娥四號的全景相機還會再次拍攝國旗，傳回地球的照片以彩色為主。
據楊建峰透露，嫦娥四號搭載的全景相機其實在嫦娥三號發射之前就已經做好了，“一直放在真空的環境中，每半年拿出來檢測一次，性能還是與以前一樣好”。啟動嫦娥四號任務后，全景相機與其他科學載荷一樣，作了相關實驗。
例如針對月塵影響，全景相機做了充足準備。由于附著于航天器的各種表面上的月塵可能引起很多故障，楊建峰和團隊成員請國家天文臺做了一個模擬月塵，它成分與月塵基本一致。
“我們比較擔心的是月塵對全景相機圖像清晰度的影響。為了在地面仿真月塵對全景相機工作的影響，我們把模擬月塵均勻灑落到全景相機的鏡頭玻璃上。當模擬月塵已經灑落相當多時，相機依然能夠正常工作，表明全景相機有較強的抗月塵能力。5年以前，嫦娥三號全景相機在月面工作時，并沒有受到月塵的困惑。雖然嫦娥四號和嫦娥三號落月的具體地點不同，但相機面臨的月塵影響基本相當，因此，我們并不擔心月塵對嫦娥四號全景相機的影響。”楊建峰說。
月塵對全景相機帶來的另一個影響是降低全景相機的通光量，造成相機曝光不足。為此，全景相機增加了自動曝光控制功能：當月塵太讓鏡頭變臟的時候，全景相機的自動曝光功能會自動增加曝光時間，從而不影響全景相機正常工作。同時，曝光控制也可以地面遙控，全景相機在月面執行。兩種措施雙管齊下，保證全景相機的在軌正常運行。
根據月球環境要求，全景相機在設計的時候充分考慮到各種因素，采用特殊的控溫措施，可以保證在零下40度到零上55度溫度范圍內正常工作。
作為在太空中工作的全景相機，楊建峰不僅為它量身定做了合適的電子學元器件，連全景相機的結構材料都與眾不同。“我們采用了特殊的鈦合金，可以降低月面溫度大范圍變化對全景相機成像質量的影響，同時電子元器件還能抗輻照，讓全景相機在月面環境下正常工作。”楊建峰說。
來源：新浪VR
