信息來源：激光制造商情 發(fā)布日期：2021-01-29 瀏覽次數(shù)：10065
嫦娥五號(hào)探月任務(wù)是我國近期最重要航天項(xiàng)目，也是我國2020年航天發(fā)射活動(dòng)的收官之作。11月24日，我國在中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號(hào)探測器。嫦娥五號(hào)探測器由著陸器、上升器、軌道器、返回器4部分組成。與我國以往探月任務(wù)不同，嫦娥五號(hào)既要落月探測，又要采樣返回，任務(wù)更為復(fù)雜艱巨。
整個(gè)嫦娥五號(hào)探月取壤工程可謂是我國有史以來難度最大航天項(xiàng)目，凝聚我國眾多最高科技的領(lǐng)域成果。12月17日，嫦娥五號(hào)返回器攜帶月球樣品在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域安全著陸，經(jīng)計(jì)算本次一共取得月壤挖得的月壤重1731克，也是人類過去40年里首次從月球取得月壤，探月工程嫦娥五號(hào)任務(wù)取得圓滿成功。
光電技術(shù)為航天工程作出了重要貢獻(xiàn)，其中本次探月活動(dòng)里，激光技術(shù)也得到了多處應(yīng)用體現(xiàn)。
中科院上海技物所負(fù)責(zé)研制嫦娥五號(hào)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(duì)月球表面著陸采樣區(qū)進(jìn)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(tài)控制（GNC）分系統(tǒng)的重要單機(jī)，是探測器能夠成功軟著陸月球表面的重要技術(shù)保障。激光測距測速敏感器將在探測器著陸月面時(shí)提供遠(yuǎn)程距離和速度信息，有望實(shí)現(xiàn)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(shù)進(jìn)行三個(gè)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(shí)提供月面著陸區(qū)的精確三維圖像。
激光測距測速敏感器測距模塊激光器（中科院上海光機(jī)所供圖）
其中“激光測距敏感器”核心測距器件——SPD-052型近紅外增強(qiáng)型雪崩激光探測器由北方激光研究院自主研制。北方激光研究院2005年開始承擔(dān)嫦娥系列衛(wèi)星用激光探測器研制工作，陸續(xù)為嫦娥一號(hào)、二號(hào)的“激光高度計(jì)”和嫦娥三號(hào)、四號(hào)及這次登月的嫦娥五號(hào)的“著陸器激光測距敏感器”分系統(tǒng)提供激光探測器，該型SPD-052硅雪崩光電探測器在嫦娥五號(hào)落月過程控制中，實(shí)現(xiàn)激光回波接收，完成月面距離探測，產(chǎn)品在此任務(wù)中表現(xiàn)良好，指標(biāo)精度滿足要求，為嫦娥五號(hào)落月任務(wù)的順利完成做出了貢獻(xiàn)。
SPD-052型近紅外增強(qiáng)型雪崩激光探測器
中科院上海光機(jī)所承擔(dān)了兩個(gè)系統(tǒng)中的核心組件——3臺(tái)激光器的研制。在承擔(dān)嫦娥三號(hào)、四號(hào)相關(guān)工作的基礎(chǔ)上，嫦娥五號(hào)上有兩款激光器實(shí)現(xiàn)了技術(shù)繼承和升級(jí)：測距模塊用激光器從環(huán)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(shí)，利用高重頻、窄脈寬脈沖激光瞬時(shí)對(duì)月面實(shí)施高精度三維成像，為選擇精確的著陸點(diǎn)提供依據(jù)；激光器在減重20%的同時(shí)，滿足了嫦娥五號(hào)更苛刻的振動(dòng)力學(xué)要求。
為了讓嫦娥五號(hào)著陸更加平穩(wěn)，首次在著陸器上增加了測速模塊，中科院上海光機(jī)所設(shè)計(jì)了首個(gè)在著陸器上使用的窄線寬光纖激光器，實(shí)現(xiàn)了窄線寬（kHz量級(jí)）、低強(qiáng)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(duì)月面的速度，實(shí)現(xiàn)了空間應(yīng)用系統(tǒng)從能量探測模式向頻率探測模式的開拓。
3款激光器從遠(yuǎn)至近陸續(xù)開啟，從繼承到開拓，為嫦娥五號(hào)任務(wù)的順利完成提供強(qiáng)有力支撐，為國家的深空探測和空間科學(xué)做出貢獻(xiàn)。
12月6日5時(shí)42分，嫦娥五號(hào)上升器成功與軌道器和返回器組合體交會(huì)對(duì)接，并于6時(shí)12分將樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中。這是我國首次實(shí)現(xiàn)月球軌道交會(huì)對(duì)接。中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所（以下簡稱光電所）研制的激光雷達(dá)在本次月球軌道無人交會(huì)對(duì)接任務(wù)中圓滿完成任務(wù)。
光電所研制的激光雷達(dá)敏感器，在中近距離自動(dòng)捕獲上升器，實(shí)現(xiàn)對(duì)上升器的激光精密跟蹤，完成上升器相對(duì)軌道器的位置和姿態(tài)高精度測量，并將軌道器和上升器的相對(duì)距離、距離變化率、相對(duì)姿態(tài)角度、角度變化率等信息實(shí)時(shí)地傳送給軌道器控制器，幫助軌道器不斷調(diào)整姿態(tài)，與上升器靠近并最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接，圓滿完成本次月球軌道無人交會(huì)對(duì)接任務(wù)。
光電所提供的激光雷達(dá)主機(jī)（光電所供圖）
嫦娥五號(hào)的工作已經(jīng)為我國下一步探月工程作出了良好的鋪墊，帶回的月球土壤也會(huì)繼續(xù)增加我們對(duì)月球發(fā)展歷史、成分結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。探月工程的成績代表著我國正在邁向航天強(qiáng)國。
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