世界首张拍下月背全景图的成都“创造”

来源:四川日报 时间:2022-07-15 09:12:25编辑:张可芯

“探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦。”——2016年4月24日首个“中国航天日”,习近平总书记作出重要指示。
2019年1月3日,在经历了约38万公里、26天的漫长飞行之后,嫦娥四号准备着陆月球。10点21分,嫦娥四号降落相机开机,开始抓拍落月全过程;10点26分,嫦娥四号成功着陆;11点40分,嫦娥四号获取了月背影像图并传回地面——这是人类探测器在月球背面拍摄的第一张图片。1月11日,嫦娥四号着陆器上配置的地形地貌相机完成了两器互拍,并获取了世界首张月球背面全景环拍彩色图像。
亘古以来,月球始终以正面朝向地球。古老的月之背面,是一个科研探索尚待开启的秘境。嫦娥四号的一跬步,无疑是人类太空探索历史上的一大步。
2019年2月20日,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在京会见探月工程嫦娥四号任务参研参试人员代表。他强调,太空探索永无止境。我国广大科技工作者、航天工作者要为实现探月工程总目标乘胜前进,为推动世界航天事业发展继续努力,为人类和平利用太空、推动构建人类命运共同体贡献更多中国智慧、中国方案、中国力量。
一个民族需要一群仰望星空的人。在人类探索宇宙的未知之路上,成都探索从未缺席——
2005年10月17日,“神六”宇航员从返回舱走出来时,手捧蜀绣的太阳神鸟。来自3000年前的太阳神鸟,金乌负日,不仅是蜀人数千年以来,对于寰宇、对于飞天的向往,更与有着“千里眼”之誉的三星堆青铜纵目面具一样,表达着古蜀先民“视通万里”、极目苍穹、探索未知的渴望。
2021年4月29日,长征五号B遥二运载火箭搭载着“天宫”空间站首舱天和核心舱顺利发射,天和核心舱的“风筝线”航天测控通信由位于成都的中电十所牵头研制。
2021年10月16日,搭载神舟十三号载人飞船的火箭点火发射,来自成都的03号航天员叶光富向着浩瀚星空出发,成为首位成功“飞天”的川籍航天员……
梦想,拾级而上。在建设航天强国的征途之中,成都始终服务于国家重大战略,为航天重大项目工程保驾护航,为大国“航天梦”贡献成都力量。
距离双流城区数公里的光电大道1号,坐落着一个看起来很普通的单位。这里,是中国科学院在西南地区规模最大的研究所——中国科学院光电技术研究所所在地。参与了载人航天、探月工程、北斗二代导航等一大批国家重大专项航天任务,每一次航天“大动作”,来自光电大道1号的“成都创造”,几乎从不缺席。
2019年1月,搭载“成都创造”高清彩色图像地形地貌相机的嫦娥四号在月背着陆,世界首张月球背面全景环拍彩色图像随之诞生。这个足以载入人类航天史的“第一次”,正是十余年深耕于此的赵汝进,以及他所在的科技工作者团队参与创造的。
十年探索,之于宇宙的浩瀚,也许仅是一瞬。然而,十年非凡,之于中国航天事业,却是波澜壮阔的时间刻轴——从“天宫”“北斗”,到“嫦娥”“天问”,建设航天强国,中国航天事业不断创造新的历史。对创新中国最大的致敬,就是创造新的更大奇迹。赵汝进和他的同事们在探寻苍穹的未知之路上,一次次突破着中国在浩瀚寰宇中的人类航天历史“第一次”,用每一次太空记录和见证诠释着成都“创造”的闪亮日子。
首次在月球上为五星红旗拍照
在月球上拍摄一张彩色照片有多难?为保证相机成像质量,三年时间里团队跑遍了全国做实验。
一道又一道技术难关,一点一点地摸索试验。
最终,嫦娥三号着陆器地形地貌相机在技术上克服了月球上高达300摄氏度的温差、太阳高度角变化大对相机成像质量等影响,为后续中国深空探测领域遇到类似热控问题的设备提供了参考和借鉴。
2013年12月15日23点35分,北京航天飞行控制中心大厅内,所有人屏气凝神,翘首以待激动人心的时刻——在地面有节奏的指令声中,随着“嫦娥”与“玉兔”先后按下各自相机的快门,飞控大厅大屏幕上呈现出一面鲜艳的五星红旗!
这,是中国在月球上拍摄的第一张五星红旗的彩色高清照片!嫦娥三号着陆器上的地形地貌相机,拍下了这一抹“中国红”,在浩瀚宇宙,显得格外闪耀。
作为此次拍摄任务的相机定标负责人,赵汝进在北京航天飞行控制中心度过了无数个不眠之夜,至今仍清晰记得那晚心中涌现出的激动之情,“图像传回,掌声响起的那一刻,我们的团队情不自禁地欢呼起来。”
在月球上拍摄一张彩色照片有多难?生活在地球上的我们难以想象。在约数分钟时间的拍摄、传输、处理过程中,背后凝聚着多项高新航天技术,定标就是其中之一。
“这是一项技术活儿。”赵汝进先后负责了“嫦娥”“天问”任务中的多型空间彩色相机定标技术工作,最让他记忆深刻的,就是嫦娥三号的首次拍摄,“地形地貌相机是我国首台在月面拍摄高清彩色图像的相机。在此之前,中国从未有过该领域的解决方案,没有可借鉴的对象。”赵汝进感到前所未有的压力。“首次在月球上拍摄五星红旗彩色图像,代表的是国家的形象,凝聚着的是中国人的自豪和骄傲,容不得半点差错。”
为此,赵汝进和团队经过多次的实践与努力,首次提出了不依赖在轨色标的彩色标定方法。
为了保证相机成像质量,三年时间里,团队跑遍了全国:在成都进行振动台和高定位像实验,去新疆解决抗辐射问题,到长春进行真空实验……突破
首张月球背面全景图
全景图拍摄前168小时,控制中心发生了什么?兵分三线!摸清每个数据,摸排每个环节。
2019年1月3日,在距离月面约100米时,嫦娥四号短暂悬停!这一刻,在北京航天飞行控制中心内的一众科学家的心都悬了起来,身在其中的赵汝进也紧张了起来,他紧盯着飞控中心大厅的大屏幕,嫦娥四号的每一个细微移动都牵动着他的心。好在原来嫦娥四号只是在利用激光扫描来实现精准避障,最终寻找到一个较为安全的地点作为着陆点。
然而,悬着的心才刚刚放下,嫦娥四号落月后,地形地貌相机却在首次开机时突发工作异常、图像错误!赵汝进悬着的心又提到了嗓子眼。此次地形地貌相机所拍摄的画面,将作为重要成果在落月一周左右公开发布,若相机无法获取正确图像,则意味着嫦娥四号任务目标无法圆满完成。一时间,赵汝进和同事们压力陡增。
怎么办?“我们遇到的很多问题都是第一次,没有经验可循。所以面对困难的唯一解决方法就是行动起来,在尝试中寻找正解。”赵汝进所在团队初步评估相机在轨工作状态后,当机立断成立归零小组,即刻组织团队开展相机排障工作。
此时,留给团队的时间只有7天,168个小时!
怎么高效解决问题?赵汝进调度人员兵分三线,从相机工作原理入手分析可能存在的故障、利用地面样机复现故障现象、分析月面成像数据摸清故障规律,不断细化数据、摸排流程。
经过数天密集排障,地形地貌相机在轨问题得以顺利解决,2019年1月11日,拍摄了月背艾特肯盆地区域360度环拍彩色高清全景拼接图像——世界上第一张月球背面全景图。这张图片迅速“出圈”,火遍全球。
小环形坑遍布,地形崎岖不平,嫦娥四号的着陆区月球背面艾特肯盆地,是太阳系中已知最大撞击坑之一,也是被公认为月球上最老、最深的撞击盆地。“科研人员根据相机拍摄的影像图,完成了着陆点周围月面地形地貌的初步分析。”赵汝进说。
再出发为嫦娥七号“定制”地形地貌相机
太空记录者要如何保持仰望星空的姿态?用无数个“今天”,为“明天”的成功探索搭建桥梁。
“这就是地形地貌相机的模型。”赵汝进展示着手中的模型,他说,嫦娥四号搭载的相机与模型相比主要是内部光学和电路组件差异,但大致结构外观是相似的。

十余年耕耘于航天一线,与“嫦娥”打交道,赵汝进收获了“赵玉兔”这个别称,他说,探索浩瀚宇宙,发展航天事业,建设航天强国,这就是航天工作者一直以来的梦想。
“在同事们一次次创造中国航天历史的时候,我们同时记录着正在发生的这一切。”“记录者”这个新身份让赵汝进感到重任在肩——记录太空,就是用无数个“今天”,为“明天”的成功探索搭建桥梁。
从记录看变化,赵汝进认为,最近十年,可以说是中国航天承上启下的十年。现在的中国航天,在部分领域已经在世界上处于“并跑”甚至“领跑”的阶段。“发展太快,日新月异。”有同样感受的还有整个团队,“变”是他们对过去十年航天事业发展最深刻的体会。
面向未来,大家认为,要再下“深水区”,更好更快推动科技创新,早日将我国建设成为世界科技强国。再次奔月,“赵玉兔”说,中国科学院光电技术研究所的相关研究团队正专注于为嫦娥七号研制升级版的地形地貌相机,聚焦提升相机整体功能、环境适应性等方面,持续更新产品研制。
“我们身处伟大的时代!中国航天事业的发展,给了航天人从仰望星空到探寻星空的机遇。”作为四川省“最美科技工作者”,身为党员的赵汝进在专注自身研究领域的同时,也积极投身于光学科普事业,在中科院组织的助学活动中,走访帮扶学生,和他们分享学习心得。“不仅要在自己的科研领域里勇于攀登,也要举托着一代代青年不断挑战登顶,融入星辰大海的征途。”
对话
中科院光电技术研究所空天光电技术事业部第一党支部书记、研究员赵汝进
记者:中科院成都分院扎根于这座城市几十年,您如何理解院地之间的这种渊源与连接?
赵汝进:中科院成都分院扎根成都的几十年间,一代一代的科分院科技工作者,都在这座城市之中,成为创新“追梦人”。这种渊源,本就是一种天然的连接。
可以说,成都与中科院成都分院,是互为成就共同前行的,是同路人的关系。尤其是现在,双方在科技基础创新平台建设、重大科技成果转移转化等方面取得了良好的合作基础,正不断推动科技合作发展。
就在今年,咱们中科院成都分院也搬到了“新家”,开启了院地合作的新征途。
记者:从跳伞塔到了兴隆湖,对于这个“新家”,感觉怎么样?
赵汝进:“新家”就在兴隆湖畔,出门见绿,非常适合的宜业环境。在我看来,“搬家”这件事,不仅仅是坐标的变化。中科院成都分院位于西部(成都)科学城,那里是城市创新策源的未来,传递的是院地合作、成果转化深入推进的信号。
记者:在科技创新的这条路上,您和您的团队一直在攻坚自主可控关键技术的路上行走,您如何看待这份坚持的价值?
赵汝进:我记得上个月,习近平总书记在湖北省武汉市考察时,讲了一句话,“把科技的命脉掌握在自己手中,国家才能真正强大起来”。作为新时代的科技工作者,我们要做的就是这件事情——把科技的命脉掌握在自己手中!
十年之间,在我从事的航天领域里,见证了多次“全球首次”“中国首次”,很庆幸的是,我们不仅是旁观者,更是参与者、践行者。
自主可控创新实践的这条路,就像是我们探索的宇宙,存在着无限的解锁空间。不掌握核心技术,就好比在别人的地基上砌房子。我们要做的,就是不断提升自主创新能力,从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。
记者:今年,您被评为“四川省最美科技工作者”,您是如何理解“最美”的定义?
赵汝进:评选最美科技工作者既是国家对科技工作的肯定,也倡导全社会共同学习宣传科学家精神。对于“最美”的理解,我认为,除了对科研事业的不懈追求外,还在于如何把有用的知识转化为社会的需求,引领、推动社会的发展。它是一种责任,是城市对科技工作者的信任与托付,能参与其中,本就是一件有意义的事情。
建设航天强国要靠一代代人接续奋斗,把科学精神的种子传递下去,让探索未知的力量,在未来开花。这些年,我们一直推进“光照名山学子”助学活动,其中,带科学到学校是保留项目,看到其中还有孩子摘得单科状元,我们的努力也是值得的。
手记
逐梦苍穹的力量
一面鲜艳的五星红旗,一台小小的地形地貌相机,不仅照出了以赵汝进为代表的“逐月人”的赤子之心,也照出了成都汇集各方资源力量打造国家战略科技力量的默默坚守。漫步寰宇问苍穹,在“跟跑”“并跑”再到部分“领跑”的探月步伐里,我们共同托举中国“航天梦”。
从2013年“嫦娥”“玉兔”拍摄的月面高分辨率全彩照片,到2019年嫦娥四号传回世界首张近距离拍摄的月背影像图像,再到嫦娥五号成功带回1731克月球土壤,近十年来,“追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢”的探月精神,指引着探月工程创造的多个非凡“首次”,中国航天事业正全面开启星际探测的新征程。
仰望星辰大海,在太空中留下的“成都印记”,也闪耀在每个成都人的脑海里。3000年前承载古蜀人飞天梦想的太阳神鸟,打上“成都研制”标签的天和核心舱“风筝线”——航天测控通信,圆满完成神舟十三号飞行任务的川籍航天员叶光富……这些高光时刻,铸就了一个又一个闪亮的日子,能够为中国的太空探索保驾护航,我们由衷感到骄傲、幸福和自豪。
建设航天强国,是我们不懈追求的航天梦;实现科技高水平自立自强,成都一直在路上。历史正在进行,记录还在继续,逐梦苍穹的力量将为成都插上腾飞的“翅膀”。未来,在璀璨星河里,中国必将写下更多新的太空奇迹。
问天之路
2007年10月
嫦娥一号发射成功,次年11月,“中国第一幅全月球影像图”公布
2010年10月
嫦娥二号发射成功
2011年11月
神舟八号与天宫一号进行两次空间无人自动交会对接
2012年12月
中国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统启动区域性正式服务
2013年6月
航天员聂海胜、张晓光、王亚平乘神舟十号,与天宫一号目标飞行器成功实现自动交会对接
2013年12月
嫦娥三号发射成功,实现中国首次地外天体软着陆及月面巡视勘察
2017年4月
天舟一号与天宫二号顺利完成自动交会对接,这是我国自主研制的货运飞船与空间实验室的首次交会对接
2019年1月
嫦娥四号着陆器上配置的地形地貌相机在月背完成了360度环拍,人类探测器在月球背面拍摄的首张全景彩色图片诞生
2020年12月
嫦娥五号上升器与轨道器返回器组合体交会对接,这是我国航天器首次实现月球轨道交会对接
2021年2月
天问一号探测器顺利进入大椭圆环火轨道,成为我国第一颗人造火星卫星
2021年10月
航天员翟志刚、王亚平、叶光富搭乘神舟十三号载人飞船飞向太空
2022年4月
探月工程四期正式启动工程研制 (吴怡霏李菲菲张帆 摄影张青青)