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2010-10-26 22:45 |
设计师赵葆常揭秘嫦娥CCD相机
今天晚上,嫦娥二号卫星将开始降轨,从100公里×100公里的圆轨道进入100公里×15公里的椭圆轨道,并开始为月球拍特写,为嫦娥三号的着陆点提供高精度成像。 V"} Jsr Fw}|c 本报记者日前独家专访中国科学院西安光学精密机械研究所(西安光机所)所长、嫦娥二号CCD相机的主任设计师赵葆常,就CCD相机的技术攻关难题、相机本身的设计以及整个研制团队的努力过程进行了全程揭秘。 @tJic|)x }O| 9Qb 不到一年研制出嫦娥二号CCD相机 h b8L[ 4 MhB>bnWXR 《法制晚报》(以下简称“FW”):西安光机所是什么时候接到CCD相机的研制任务的? UG}2q:ST 1i)3!fH0:
赵葆常(以下简称“赵”):要说到此次任务,首先要提到嫦娥一号,因为嫦娥一号里面也有一台CCD相机,也是我们西安光机所造的。 ~sq@^<M)s *D9H3M[o# (本文转自:法制晚报) } .<(L nI1(2a1 嫦娥一号上的CCD相机分辨率达到120米,而美国的只有108米。嫦娥一号CCD相机拍摄的全月图,也比美国拍摄的清楚很多。 ~_g{P3 lJT"aXt'M 当时有人说中国的照片是假的,是抄美国的。不是,就是中国人照出来的。这就是有了力量,你说话的口气也硬了。你如果做不出来,再说什么也没用。现在可能很多人都知道,原来月球上那么多坑坑洼洼的地方。月球就是那样,千疮百孔。 !DF5NAE 4x#tUzb; 2008年8月8日,国防科工局通知我们,嫦娥二号CCD相机还是由西安光机所造。我们2009年8月5日交的相机。 cRWB`& e,W,NnCICj FW:网上有一种说法,那就是咱们的相机分辨率不如美国的。 d9%P[(yM^ l/\D0\x2 赵:我们的是120米,他们的是108米,这两个分辨率是差不多的。 $q.}eb0 g=,}j]tl 这两个图像在北京天文台的展示大厅有,一面墙上贴的是美国的克莱门汀的照片。这我还得说,里面有很多天窗,就是没有照到的地方,我们的照片全。 f/iMI)J F!*GrQms 对我们的农林地球卫星来说,探测森林面积,它不需要太高的地面分辨率,几十米、一百米就够了。你不可能一平方米一平方米看树木长得怎么样,没必要。 S_;r!.
<$WS~tTz 月球也是这样。你是为粗略地看,120米就够了。大坑你也能看到,大山你也看得到,但是更细的东西你就看不到了。
Ed2A\S6tl {esb"beGLa FW:当时是不是有人提出来要跟日本的比一下? _-9cGm v )+w1nw|m 赵:对,当时说跟日本的比一下。日本的指标提出的分辨率是10米,但是日本的设计师说在南北纬70度之间能拿到立体图像,两极做不到。 6E9/z }6=)w@v 我这个相机分辨率是10米,也就是说南北纬70度之间分辨率为10米,我可以保证拿到立体图像,两极我做不到。 GQQp(%T kQQDaZ8 印度也做了一个立体的相机。印度的地面分辨率是变的,到赤道时5米,到其余的地方时160米,因为赤道光强。两极太阳光是平照过去的,光弱。 ED>a'y$f ["4Tn0g ; 直径超3米坑地图都可显示 7?y7fwER !]RSG^%s{ FW:与嫦娥一号相比,在轨道方面,嫦娥二号要飞得更低,近月点最近处将要达到15公里,那么嫦娥二号CCD相机与嫦娥一号CCD相机比,更独特的创新之处在哪呢? )?c,& ;-;lM6zP 赵:根据当时的条件,CCD相机的地面分辨率为120米。上级给嫦娥二号下达的任务,是在100公里的轨道上时,能获得整个月球的照片,且分辨率优于10米。等相机做成后,实际的分辨率能达到7米,分辨率越小肯定越好。 yf4L0. ts=:r 而在100公里×15公里的椭圆轨道上,也就是在“虹湾”区照相时,上级下达的任务是地面分辨率优于1.5米,现在媒体普遍报道的也是这个数据。实际上,现在嫦娥二号CCD相机在100公里×15公里的椭圆轨道上时,地面分辨率能做到1米。也就是说超指标完成。 pVrY';[,| KC9e{ FW:那是我们在“虹湾”区能拍到的最高分辨率吗?对我们的工作有哪些方面的帮助? ,CuWQ'H i"
)_Xb_1 赵:嫦娥二号这个事情做成之后,可以给地质学家提供更精细的立体图像,这样可以让他们对月球地质构造的研究更细,这是第一个目的。 W8;!rFW 2i1xSKRYrD 第二个目的是我们马上要发射嫦娥三号了,嫦娥三号有一个着陆车,要降到月球上去。现在国防科工局已经选了着陆点,选在"虹湾"区。 kRBO] =Vazxt@[ “虹湾”是月球上的一个地理名称,相当于我们说的墨西哥湾。那里没有水,没有海。北面和西面都是被山包围的,东南面是比较开阔的那么一块地方。那块地方基本上是比较平的,但是那个区域很大。 ~1 31|e`C c"pOi& 嫦娥三号需要嫦娥二号选一个着陆的地方,那个地方是相当平坦的。就是不要掉到坑里面去,掉到坑里面就出不来了嘛。所以就有那么一个任务,嫦娥二号在"虹湾"区是要在1米拿到照片。
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1xs/$` N-Z=p)] FW:嫦娥二号拍出来的照片分辨率那么小,你能直观地告诉我们是什么样的吗? K}^#VlY9 r\Yh'cRW{ 赵:嫦娥一号地面分辨率是120米,在我们的地图上能看到的小芝麻点直径大概都是360米。 r\Kcg~D> c %Cbq0+2 嫦娥二号“虹湾”区成像是个什么概念呢?直径大于3米的一个坑,在地图上可以显示出来。 Kfr1k 4v3gpLH 地图上没有显示出来的,就是直径比3米还小的坑,只要直径比3米大,地图上都可以显示出来。 v\@RwtP uoeZb=< “虹湾”区的图像完全是为了给嫦娥三号铺路,所以,7米的分辨率是为地质学家提供更加详细的月球图。“虹湾”区的图像、7米的全月图像就是我们的目标。 { I\og ws^Ne30 R 我国进入军事侦察相机行列 =WBfaxL} T?1V%!a;f FW:分辨率是1米多,还不是太精确,最精确的大致是多少? jlFlhj:/I o[iN/ 赵:从军事侦察来讲,高分辨率要求达到1米以下。但是要看轨道高度。比如说中低轨五六百公里的轨道高度,要求军事应用的话,做到1米的分辨率。轨道低点,可以做到1米、0.5米,包括0.3米。 ( N};.DB1Y js@L%1r#L 美国人的最高分辨率是0.1米,那个很难做,但是他们做到了。但一般来讲1米、0.5米基本上就够用了,就军事侦察相机来讲,我们国家也跨入这个行列了。 ;FRUB@: oOU_
Nay FW:那知识产权都是我们自己的吗?换句话说,相机都是我们自主研发的吗? "42/P4: -)VjjKz]8 赵:当然,全是西安光机所造的。相机上用的光学玻璃也都是国产的。国产玻璃跟国外玻璃比起来价钱差20倍。嫦娥一号、嫦娥二号用国产玻璃,花费不到20万,但是从国外买则需要100多万。与国产玻璃相比,不得不承认国外玻璃有优点,其化学稳定性比较好,不容易腐蚀。 pt,L ^2+Vt=* 玻璃腐蚀的时候,表面有发毛的,就像起雾那么一种东西,能降低拍照的清晰度。但是玻璃是因为表面被空气冲击了,才会腐蚀。 #Lp}j?Y k0K$OX*:e 如果将它包裹住,空气接触不到,也就不会腐蚀了。再说在太空中没有空气,就更没关系了。所以国产玻璃的缺点是可以避免的。但CCD不是国产的,CCD是从加拿大的达索公司买的。 $?bD55 MGt>:&s(] 现在的CCD基本上都是国外的。我们正在和其他单位合作,希望能把它国产化。 IDFzyg_ EwA* FW:所里多少人参加了这个研发工作? [|=M<>?[ kP ,8[r 赵:加到一块,科技组的有30多人,再加上检测加工的技术工人,有100多人。要是此次拍照顺利进行,我们将可以获得7米的全月图像,到现在为止国际上没有。 ^-[
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g, 嫦娥一号时期获取的120米的全月图像,到目前为止,全世界范围内我们的还是最全的,别的国家包括美国都没有将整个月球的图片全拿下来。 !*NDsC9 o5NmNOXm 嫦娥一号是绕了500多圈,最终得到了全月图像。 Rqp#-04*W )H{1Xjh- 咱们获取7米的全月图像在技术上要比嫦娥一号时期获取120米的全月图像难很多。 ,f$P[c L-C^7[48= 本版文/记者李莎莎 k_7b0dr%F }6/M5zF3 嫦娥二号历程 ZL\^J8PRK Kw"y#Ys] 10月1日卫星发射 Opc szq5n ,}gJY^X+ 10月2日第一次紫外导航/拍图、第一次中途修正 bS r"k 6AG]7d< 10月3日第二次中途修正 *qy \%A #]tDxZ]
6 10月4日X频段试验 C9sU^]#F c&',#.9 10月5日第三次中途修正 4^l 9d ,.cR @5qI 10月6日第一次近月制动 a'?;;ZC- 8X"4RyNSn 10月7日平面机动 zdRVAcrwQ tjb$MW$(' 10月8日第二次近月制动(未实施) n-cI~Ax+4 ~44u_^a 10月9日第三次近月制动(未实施) oMj"l#a* v#%rjml[ 10月11日卫星环月(侧飞模式) x"e;T,c
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q=%h| 10月14日降落相机成像试验、有效载荷设备开机 'kt6%d2 [1P_^.Htr 10月24日CCD相机成像试验 ]$r]GVeN}H nLz;L r! 10月26日4×10N推力器轨控方式降轨进入100公里×15公里轨道 F{E@snc <m`CLVx8m 10月27日第一次试成像(激光)、第二次试成像(地速)、第三次试成像(行频)、进入“虹湾”区成像(16圈) G&{yM2:E N{HAWB{ 10月29日控制卫星进入近月点为15公里的椭圆轨道
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