加压 “是任务驱动，也是自我加压”中科院上海技物所与嫦娥五号的故事
采访人员：耿挺
2020年12月1日22点57分，北京航天飞行控制中心，中科院上海技物所副所长、月球与深空探测系列载荷指挥舒嵘开始紧张起来。此时，距离他38万公里之遥的月球风暴洋上空，嫦娥五号着陆器和上升器组合体开始从15公里的高度实施动力下降。
随后的15分钟里，由上海技物所研制的激光测距测速敏感器和激光三维成像敏感器先后开机，并牢牢锁定月面的高度、相对速度和地面障碍物。舒嵘则先在测距工位，后到测速工位，最后在三维成像工位，亲眼目睹了载荷顺利完成各自工作。23时11分，嫦娥五号稳稳落月，舒嵘一直悬着的心这才放了回去。
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12月2日，随着嫦娥五号在月球“挖土”工作的结束，由上海技物所研制的月球矿物光谱分析仪也顺利完成任务。“从嫦娥三号、四号到五号，上海技物所的科研人员根据航天的要求，敢于突破创新、迎难而上，不断让载荷变得更强。”舒嵘说，“这是科研团队近20年坚持不懈的底蕴。”
激光测速走在全球前列
嫦娥五号的激光测距测速敏感器身兼两职。在距离月球20公里时，激光测距测速敏感器的测距功能开启，提前获取轨道下降段月表高度信息。当距离月面的高度缩短到2.5公里开始调整到落月姿态时，激光测距测速敏感器的测速功能也随之开机，并以0.1米/秒的精度开始测量着陆器的降落速度。
“这是国际上首次实现在软着陆阶段使用激光相干多普勒测速技术进行多通道速度测量。” 嫦娥五号激光三维成像敏感器/激光测速敏感器主任设计师、上海技物所研究员徐卫明介绍说，激光测速由于波长更短，存在天生的优势，能将速度测量的精度大大提升，这使得着陆器能够“落得更稳”。
为了给嫦娥五号装配上激光测距功能，上海技物所的科研团队连闯 “减重关”“减振关”和“降噪关”。首先，把激光测距敏感器和激光三维成像敏感器“瘦身”30%，精打细算抠出来的重量给了激光测速敏感器。其次，由于激光测速敏感器本身十分敏感，需要克服着落器本身的振动，确保原始数据精准无误。最后，由于担心月球表面细小的颗粒分布会对激光测速带来不利影响，专门进行了沙漠飞行模拟实验，这才确立了2.5公里开机的信心。
“尽管研制难度大，需要投入时间和精力多，但精度更高、资源要求更少的激光测速，在航天领域将是一个未来的发展方向。”徐卫明说。嫦娥五号的激光测速敏感器无疑让中国走在了全球的前列。
当嫦娥五号着陆器距离月面100米时，激光三维成像敏感器开机工作，扫描着陆点的安全状况。在它的提示下，嫦娥五号着陆器平移了6米，找准了安全着陆点。舒嵘说：“落月之后，大厅里没有人鼓掌。大家都在等着数据，看着陆器是不是平稳，姿态怎么样。最后看到数据，大家才松了一口气。”
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矿物光谱仪察觉月球上水的蛛丝马迹
月球矿物光谱分析仪承担着科学探测任务。12月2日5时06分，它启动开机完成了对采样区的光谱成像和红外光谱探测工作。
“在嫦娥三号和四号上，都携带了我们所研制的红外成像光谱仪。月球矿物光谱仪是一脉相承的，但在技术上有较大提升。” 嫦娥五号月球矿物光谱分析仪主任设计师、上海技物所研究员何志平说，红外成像光谱仪能看到至2.4微米波长的物质红外光谱，而矿物光谱仪“视野”更好，能看到至3.2微米波长的物质红外光谱，因此对矿物成分的分析能力更强了。而增加了“视野”，恰好能够让矿物光谱分析仪“看到”水合物羟基的光谱。何志平说：“这意味着我们具备看月球有没有水，或是否曾经存在水的能力。”
此外，嫦娥三号和四号的红外成像光谱仪的视线是固定的，视野只能随着月球车移动而移动。而嫦娥五号的月球矿物光谱分析仪有了“脖子”，可以左右上下移动看向感兴趣的位置。
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嫦娥五号矿物光谱仪会采集取样前土壤的光谱数据，以及被挖后的地下土壤的光谱数据。前者会被用来与带回地球测试后的数据进行比较，而后者的数据更是一般卫星无法获取的。这些数据将帮助科学家更好地认识月球物质。
“用光谱来分析物质成分在深空探测中是一种基本手段。”何志平说，从月球到火星，乃至更远的外星球，卫星和着陆器上通常都会装备越来越先进的光谱分析仪，“也许未来能把它整合到宇航员头盔里，采集的数据实时分析，显示在终端屏上。”
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