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上海光机所研制的三款激光器随嫦娥五号探测器成功发射
材料来源:光电资讯          

中国今天凌晨4时30分在海南文昌航天发射场,用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,开启中国首次地外天体采样返回之旅。此次发射任务是长征系列运载火箭的第353次发射。

嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成,“嫦娥五号”将经历11个飞行阶段。在环月飞行后,着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离,轨道器携带返回器留轨运行,着陆器承载上升器择机在月球正面最大的月海风暴洋北部吕姆克山区域软着陆,开展月面自动采样等工作,采样目标是采集约2公斤月壤并送回地球。

历史上人类采集过9次月壤,其中美国6次,前苏联3次。其中,苏联月球16号、月球20号和月球24号3个无人月球探测器进行了3次月球采样返回任务,带回的月球土壤样品仅约330克,而时隔44年,我国仅嫦娥五号1个探测器就计划带回2千克月球样品,堪称是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一。

嫦娥五号成功发射有望实现五项“我国首次”,分别是:地外天体的采样与封装;地外天体的起飞;月球轨道交会对接;携带样品高速地球再入;样品的存储、分析和研究。

据中国探月工程的副总设计师于登云介绍,嫦娥五号发射成功将有望实现中国航天史上的四个“首次”,首次自动在月球地表进行月球土壤的采集;首次在月球表面起飞;首次在距离地球38万公里的月球轨道上完成对接与采集物品转移;首次带着月球土壤用接近第二宇宙速度返回地球。

中国科学院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。

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。

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。

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。

三维成像敏感器激光器

测距敏感器激光器

月球探测工程是一项多学科高技术集成的系统工程,实施这样的战略工程将推动航天工程系统集成、深空测控通信、新型大推力运载火箭和航天发射等航天技术的跨越式发展,带动信息技术、微机电技术、光电子技术、机器人、人工智能、遥感科学、新能源技术、新材料技术、遥科学等其他高技术的发展,促进科技进步,具有重要的作用。


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