近來隨著嫦娥三號任務的出色完成，作為嫦娥三號的“幕后工程”的高新設備相繼成為眾人關注的焦點，其中，激光設備的貢獻尤為出眾。激光技術在嫦娥三號的起飛和落月過程中都發揮著巨大的功效。
25日起，嫦娥三號月球探測器的著陸器和巡視器相繼進入月夜休眠，忙碌已久的航天人終于可以暫時松口氣。記者來到中科院上海技術物理研究所，聽這里的科學家們講述了嫦娥落月“黑色720秒”里那些不為人知的臺前幕后。
“黑色720秒”，是指“嫦娥三號”月球探測器從15公里高度降至月球表面的這12分鐘。之所以稱之為“黑色”，是因為足夠驚心動魄：重達3780公斤的嫦娥“三姑娘”，要完全依靠自主控制，完成降低高度、測距、測速、選擇著陸點、自由落體著陸等一系列動作。而在這期間，地面人工干預的可能性幾乎為零。
720秒內，由中科院上海技術物理研究所研制的激光測距敏感器和激光三維成像敏感器發揮了至關重要的作用，它們既是“三姑娘”的“眼睛”，又是其成功落月的最大“功臣”。
激光測距敏感器主要作用是在嫦娥飛入月球表面15公里軌道以后，全程監測“三姑娘”與月面的距離，并“兼職”算出其落月的速度，從而不斷完成動力下降階段對嫦娥“三姑娘”著陸姿態的控制，輔助其向著陸區降落。該儀器在嫦娥落月的過程中，每一秒就發射兩次激光，以此獲取精度在0.2米的月距高度。雖然操作原理一目了然、簡單易懂，然而在執行的過程中，科學家們還是碰到了不小的麻煩。
負責激光測距敏感器項目的研究員黃庚華回憶道，在預定著陸時間的前半個小時，激光測距敏感器就開機了，然而此時激光的光軸卻并未與月面建立垂直的關系，而是與著陸器一起以傾斜的姿態下降。“激光光束是‘擦著’月面斜射過去，很難測量出具體數據。站在指揮現場，遲遲看不到數據讓我們非常緊張。”直到“三姑娘”下降到距月面35公里左右時，屏幕上“跳出”了“40公里”的數據，科學家們才松了一口氣。
解決了“嫦娥”降落高度與姿態的問題，還要解決“往哪里落”的問題。“雖說虹灣地勢相對平坦，但表面仍然存在高坡、隕石坑、大石塊等諸多不確定因素，所以精確避障極為重要。”中科院上海分院副院長、上海技術物理所研究員王建宇表示。
激光三維成像敏感器就承擔了為“三姑娘”精確避障、確定安全著陸區的“光榮使命”。負責激光三維成像敏感器項目的研究員徐衛明介紹說，“在預定著陸時間的前4分半鐘，激光三維成像敏感器開機，待嫦娥到達距月面100米的懸停位置正式開始工作。它的主要任務是采集月面的三維圖像，將高于20厘米的石頭或低于20厘米的坑識別出來，從而在一個長寬都是50米的區域內找出一個長寬都是10米的安全著陸區。”
激光三維成像敏感器發揮作用的時間非常短，在“黑色720秒”中只工作了大約4秒鐘：前0.25秒用來完成掃描成像，剩下的約3秒時間完成計算。“嫦娥在距月面100米的位置最長的懸停時間只有30秒，在這個過程中，激光三維成像敏感器只有3次拍照機會。幸運的是，我們第一次掃描就成功了。”徐衛明高興地說。
“最后100米的落月環節風險最大、也是最不可控的。激光測距敏感器還有一次關機再開的機會，而激光三維成像敏感器如若出現問題，該功能將立即被放棄，嫦娥三號也只能直接降落，在這種情況下，無論底下什么情況都沒辦法補救，所以我們最擔心這一環節。”上海技術物理研究所研究員舒嶸說，“這次探月，我們到達了一個前人完全沒有去過的‘未知’區域。月面的特性，例如隕石坑、高坡等，我們其實并不知道它們具體在哪里。實際上，從后來傳回的照片可以看出，在著陸器正前方約10米的位置處就有一個很大的深坑。”
激光三維成像敏感器及激光測距敏感器為嫦娥三號的落月提供了有利的技術保證，不僅增加了它們的應用價值，同時也表現了激光技術在太空領域所具備的重要性。
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