手绘：邵晓艳
一轮明月寄托着我们无限遐想，探索月球也成为人类千百年来的憧憬和追求，吸引了一代代航天人为此不懈奋斗。今天凌晨，长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，运送嫦娥五号探测器至地月转移轨道。这一次，嫦娥“五妹”肩负的使命更艰巨——实施我国首次地外天体采样返回任务。
如何让嫦娥五号安全着陆、如何保证在太空环境下仪器设备处于合适的工作温度？来自中国科学院上海技术物理研究所、上海光学精密机械研究所、上海天文台、中国科学院上海硅酸盐研究所和上海有机化学研究所的科研人用一件件“上海智造”给出了答案。
图说：科研团队调试相关载荷 来源：采访对象供图
着陆有保障
按计划，嫦娥五号将实施我国首个无人月面取样返回任务。中科院上海技物所负责研制嫦娥五号月球矿物光谱分析仪、激光测距测速敏感器和激光三维成像敏感器。
月球矿物光谱分析仪是探测器有效载荷之一，将对月球表面着陆采样区开展光谱探测和矿物组成分布分析。激光测距测速敏感器、激光三维成像敏感器是姿态控制分系统的重要单机，是探测器能够成功软着陆月球表面的重要技术保障。
激光测距测速敏感器将在探测器着陆月面时提供远程距离和速度信息，有望实现国际首次在月球探测器软着陆阶段使用激光多普勒测速技术进行三个正交方向速度测量。激光三维成像敏感器将在探测器悬停时提供月面着陆区的精确三维图像。
上海光机所在嫦娥三号、四号相关工作的基础上，在此次任务中对两款激光器实现了技术继承和升级：测距模块用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。
为了实现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、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。
图说：科研团队在同济大学开展试验
定位有精度
作为探月工程测控与回收系统的重要组成部分，中科院上海天文台牵头的中国甚长基线干涉测量（VLBI）网将与现有航天测控网,共同完成嫦娥五号探测器各飞行段的测定轨及定位任务。
VLBI是一项高精度测角技术，在月球与深空探测器快速、高精度定轨和定位方面，有着不可或缺的重要作用。我国的VLBI测轨分系统由北京站、上海站、昆明站和乌鲁木齐站以及位于上海天文台的VLBI数据处理中心（VLBI中心）组成。这样一个网所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多千米的“超级望远镜”。
在嫦娥五号任务中，VLBI将参与探测器地月转移段、近月制动段、环月飞行段、着陆下降段、月面工作段、动力上升段、交会对接段、环月等待段和月地转移段等9个飞行段探测器的相对差分单项测距测量及探测器的轨道确定和预报；确定着月面着陆点及月面起飞点的精确坐标，轨道器与上升器交会对接远程导引，月地转移段的轨道器与返回器分离点预报等。
为完成月球距离交会对接段的轨道器与上升器的动态双目标精确测量，VLBI采用了新的动态双目标同波束测量方式，VLBI中心采用全新设计的动态双目标数据处理与测定轨系统，观测站配置了新型多比特记录传输一体化VLBI终端。在任务前，利用VLBI仿真数据，演练了从月面起飞到交会对接过程的VLBI测量关键步骤，为嫦娥五号的VLBI测轨定位工作做了充分的准备。
上海天文台科研人员介绍，VLBI测轨分系统将在后续的三周多时间里，日夜伴随嫦娥五号，为其艰辛的旅程保驾护航。
图说：科研人员调试月球矿物光谱分析仪
热控有“外衣”
从地球出发到月球“作客”，嫦娥五号所处的超高真空空间环境可不比“在家”来得舒服——朝向太阳的表面酷热难当，而背向太阳的表面则异常寒冷。为了保证仪器设备表面温度处于正常工作状态，航天器设计师常常通过在航天器外表面使用不同的太阳吸收率和热辐射率的涂层来调节其热平衡温度，以保证卫星在合适的使用温度内工作——这就是卫星的热控制。
热控制需要热控材料来完成，目前航天器上大多采用被动热控材料——热控涂层和热包覆材料，也就是我们经常看到的卫星的外观形态里涂着的各种不同的颜色的“外衣”。其中有一类涂层——有机热控涂层，就是由中科院上海有机化学研究所研制和生产的。由于有机热控涂层施工工艺简单，可用于金属或非金属底材，具有良好的附着性能，有的品种可室温固化，因此有机热控涂层在航天器热控制领域得到了广泛的应用。
上海有机所是我国系统研制有机热控涂层的重要单位。有机热控涂层研制组是上世纪六十年代为满足我国第一颗人造卫星“东方红一号”研制而成立的。几十年来，几代研制组科研人员克服了大量技术和装备上的困难，团结协作，刻苦攻关，研制出几十种不同用途的有机热控涂层，其中黑色有机热控涂层系列、白色有机热控涂层系列和其它颜色有机热控涂层系列产品，已应用于我国已发射和在研的各类卫星和航天器型号上。
有机热控涂层就像能调控温度的衣服穿在航天器和仪器的外表面。在嫦娥系列探测器上，同样使用了上海有机所研制生产的有机热控涂层，这些涂层为航天器的正常工作温度环境保驾护航。
特派记者 郜阳
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