上圖為2020年7月27日，天問一號(hào)探測(cè)器在飛離地球約120萬公里處，利用光學(xué)導(dǎo)航敏感器拍攝的黑白地月合影。圖片中，大的新月狀球體為地球，小的新月狀球體為月球。中國國家航天局供圖

7月27日，中國航天科技集團(tuán)研制的天問一號(hào)火星探測(cè)器上的光學(xué)導(dǎo)航敏感器在離地球120萬公里處拍攝，同時(shí)向地月家園說再見。天問一號(hào)利用光學(xué)導(dǎo)航敏感器對(duì)地球、月球成像，獲取了清晰地月合影。在這幅黑白合影圖像中，地球與月球一大一小，均呈新月狀，在茫茫宇宙中相互陪伴。

探測(cè)器在太空中，就像輪船航行在茫茫大海上，不同的是飛離地球后沒有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)指引。與傳統(tǒng)的無線電導(dǎo)航不同，光學(xué)自主導(dǎo)航可以通過圖像目標(biāo)識(shí)別和特征提取，完成位置、速度等導(dǎo)航信息的獲取。這也是支撐我國未來進(jìn)一步走向宇宙更遠(yuǎn)空間的重要技術(shù)之一。

在基于地面無線電導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)精確定位的基礎(chǔ)上，中國航天科技集團(tuán)八院研制團(tuán)隊(duì)給探測(cè)器配備了光學(xué)導(dǎo)航敏感器，并對(duì)深空探測(cè)相關(guān)光學(xué)導(dǎo)航方法進(jìn)行工程驗(yàn)證。這個(gè)光學(xué)導(dǎo)航敏感器安裝在探測(cè)器上，可以在飛近火星的過程中通過對(duì)火星成像，利用火星圖像計(jì)算火星的形心位置和視半徑大小，結(jié)合估計(jì)算法獲取探測(cè)器相對(duì)于火星的實(shí)時(shí)位置和速度信息。此次地月成像即由光學(xué)導(dǎo)航敏感器自主曝光拍攝完成。

“光學(xué)導(dǎo)航敏感器就好比探測(cè)器的‘眼睛’。”八院控制所光學(xué)導(dǎo)航專家打了個(gè)比方，“有了這雙明亮的‘眼睛’，探測(cè)器也就有了自主能力，可以自己看著飛向目的地。”

探測(cè)器在飛近火星的過程，八院研制團(tuán)隊(duì)將裝有長焦鏡頭的導(dǎo)航敏感器當(dāng)作一只“千里眼”，最遠(yuǎn)可以在1000萬公里的距離識(shí)別火星，還能自主適應(yīng)火星從點(diǎn)目標(biāo)到面目標(biāo)、從弱目標(biāo)到強(qiáng)目標(biāo)的火星圖像提取，從而實(shí)現(xiàn)即使沒有外部導(dǎo)航信息，也能夠在深空飛行中自主找到前進(jìn)的道路。有了明亮的“眼睛”，“天問一號(hào)”就可以看著火星再踩下“剎車”。這種光學(xué)自主導(dǎo)航技術(shù)也將為我國后續(xù)深空探測(cè)任務(wù)的開展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

余建斌