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慧眼|国防科大“慧眼”助力嫦娥五号成功“挖土”

嫦娥 系统 团队 回收 嫦娥五号 任务 采样 月面 挖土 返回器 国防科大 上升器 慧眼 张青斌

长沙晚报掌上长沙12月17日讯（通讯员 张进 孙晓亮 张青斌 全媒体采访人员 徐运源）17日凌晨 ， 嫦娥五号返回器携带月球样品安全着陆 ， 标志着探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功 。 采访人员今日从国防科技大学获悉 ， 该校空天科学学院科研团队参与了多个重要项目的设计与研制 ， 为嫦娥五号完成探月任务贡献了多项关键技术 。

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嫦娥五号成功“挖土” ， 科大“慧眼”助力
在23天的太空之旅中 ， 嫦娥五号的每一步都牵动人心 。 12月2日22时许 ， 经过约19小时月面工作 ， 嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样 ， 并按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中 。
在整个“挖土”过程中 ， 机械臂及末端采样器既要避免与月面岩石障碍物或探测器本身发生碰撞 ， 还要能够高效精确地完成采样、放样、抓罐、放罐等关键操作 。 经过多年技术攻关 ， 国防科大于起峰院士课题组创造性地设计出了基于视觉引导的月面采样位姿测量方案 ， 为采样机械臂装上了一双“慧眼” ， 成功保障了中国首次月球表面自主采样封装任务完成 。

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事实上 ， 由于在已有的月球采样返回任务中没有使用摄像测量技术的先例可循 ， 这给该方案的设计带来了极大的挑战 。 此外 ， 月面成像环境极其恶劣：月昼温度可高达150℃ ， 月夜下降到近零下180℃ ， 再加上光照和辐射变幻莫测 ， 这让传统的摄像测量方法难以适用 。
为了保证该项任务能够圆满完成 ， 团队成员长期埋头于月面环境模拟实验室中 ， 紧抠技术上的点滴细节 ， 力争在每一个环节上都做到精益求精 ， 终于设计研发出了一套月壤表层采样机械臂视觉引导系统 ， 并且成功通过了嫦娥五号初样和正样的研制测试 。 实验室团队成员还奔赴北京担负起嫦娥五号的月面采样地面保障任务 ， 确保了该项任务万无一失 。

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嫦娥五号顺利回“家” ， 他们保驾护航
嫦娥五号此行的一大任务是 ， 获取月球样品返回地球 。 作为我国首次月球采样返回任务 ， 为“绕、落、回”三步走发展战略画上圆满的句号 。 嫦娥五号的“硬件”极其复杂 ， 它由轨道器、返回器、着陆器、上升器“四件套”组成 。 着陆器将在月表采集到的“宝藏”交给上升器 ， 上升器从月面上升 ， 与轨道器（含返回器）在太空“汇合” ， 返回器离开轨道器 ， 返回地球 。
【慧眼|国防科大“慧眼”助力嫦娥五号成功“挖土”】以罗亚中教授为带头人的国防科大载人航天任务规划与系统仿真课题组针对上升器与轨道器（含返回器）的环月交会对接任务 ， 展开科研攻关 ， 研制了相关模型和软件 ， 为成功完成“太空之吻”提供技术支撑 。
采访人员了解到 ， 这样意义重大的任务对罗亚中团队来说“驾轻就熟” ， 此前“神八”和“天宫一号”的历史性对接 ， 以及“神九”和“天宫一号”完成的首次载人交会对接 ， 其交会对接飞行任务规划系统均出自他们之手 。

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嫦娥五号精确回收 ， 他们提供引导信息
17日凌晨 ， 嫦娥五号“挖土”归来 ， 举国沸腾 。 而承担搜索回收精确引导保障任务的国防科大张青斌团队已守候多个日夜 。
由于嫦娥五号返回器的体积只有神舟飞船返回舱的1/7 ， 可着陆面积将近2万平方公里 ， 是载人飞船着陆面积的16倍 ， 再加上落区被平均130毫米厚的积雪覆盖 ， 回收部队在夜暗极寒环境下执行任务难上加难 。
针对此次回收任务的新挑战 ， 张青斌团队根据嫦娥五号网格化搜索任务需求 ， 研发了嫦娥五号返回器降落伞减速段飞行管道仿真分析软件 。 该软件首次应用于嫦娥五号的搜索回收任务 ， 通过对返回器开伞后飞行轨迹的偏差分析 ， 以及对返回器的飞行管道进行精准预测 ， 为回收部队搜救提供精确、详细的引导信息 。
发射段和回收段是航天中最惊险、最可能出故障的阶段 ， 容不得一丝马虎 。 自今年7月以来 ， 张青斌团队就反复进行模型校核分析 ， 研究着陆场历年风场特征以及降落伞回收系统的多项不确定性因素 ， 建立了嫦娥五号降落伞回收系统不确定性条件下的快速分析模型 。
据介绍 ， 张青斌团队先后承担“神舟号”系列飞船回收重要研究课题20余项 ， 参与研究和解决了飞船回收系统研制和试验中的重要故障问题 。 自2011年起 ， 团队开始承担嫦娥五号降落伞回收分系统的设计与仿真工作 。

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