行业动态
科学级CCD立体相机伴随探月工程共同进步
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时间:2013-12-25 17:02:34

 

        CCD立体相机与普通相机的区别在于,其可以利用特殊的光学原理,在依然只有一个镜头的情况下,同时从三个不同视角获取月球表面同一目标的三幅二维原始图像,再进而通过合成获得三维立体影像。近几年来,科学级CCD立体相机在航天领域的应用越来越广泛,伴随着我国探月工程的不断进步,其价值也不断被体现出来,而其自身也在持续的升级过程中。下面,就以目前我国成功实现的“绕、落”两步探月计划为例,看一下科学级CCD立体相机在其中所起到的作用。

        绕:嫦娥一号、嫦娥二号卫星

        2007年10月24日,中国首枚探月卫星“嫦娥一号” 在西昌卫星发射中心成功发射,至11月26日,第一张清晰高品质月球图正式亮相,拉开了完整精确的月球立体地形图的绘制帷幕。月球立体地形图的绘制不仅会为科学家们对月球的研究提供更全面详细的参考资料,也会为我国探月计划的下一步——落月,提供落地点选择上的科学依据。嫦娥一号卫星这探月第一项任务的完美实现主要得归功于立体成像技术,而立体相机则是进行立体成像的关键组成部分,嫦娥一号卫星所搭载的一台CCD立体相机对月球表面进行的扫描拍摄正是实现本次绕月成像的关键。这台科学级CCD立体相机在研制中采用了许多创新技术,如首次提出了采用一个大视场光学系统和一片大面阵CCD芯片等,另外,设备体积小、重量轻等特点还大大提高了其对空间环境的适应能力,有效降低了载荷的重量。

        2010年10月1日,“嫦娥二号”探月卫星再次在西昌卫星发射中心取得圆满成功,这枚卫星的再次绕月,主要是以获取更清晰、详细的月球数据图像资料为主要目的。至2011年5月20日,嫦娥二号先后获取了607轨100km高度和15km高度的月球影像数据,2012年2月6日,国家正式发布了嫦娥二号所获得的7米分辨率全月球影像图,作为全球分辨率最高的月球全影像图,引起了国内外的一致惊叹。这份全球最高分辨率的月球全影像图不仅为我们在研究月球地质构造、物质成分等方面提供了重要参考,也为嫦娥三号的着陆提供了清晰准确的图像信息,增加了落月计划的成功几率。嫦娥二号所搭载的科学级CCD立体相机相比于一号所搭载的CCD立体相机又有了明显的改进,其中分辨率由120米提高到7米,整整提高了17倍;采用多区域感光合成技术,使用96条线CCD对同一目标进行采样,最后再将所有信号全都累加,即便是再暗的环境下也能够进行高品质的成像。

        落:嫦娥三号卫星

        2013年12月2日,四川省西昌卫星发射中心又一枚探月卫星——嫦娥三号顺利升空;14日,嫦娥三号成功软着陆于月球虹湾以东地区,使中国成为了世界上第三个掌握这一技术的国家;15日,嫦娥三号着陆器与巡视器进行互拍,鲜艳的五星红旗首次出现在月球;20日,嫦娥三号月球着陆区全景照片首次公开。嫦娥三号作为中国探月工程第二步计划的实施者,搭载了多个科学级CCD立体相机,着陆器上安装有地形地貌相机、降落相机、极紫外相机,巡视器则配备有全景相机。

        其中,极紫外相机是全球首次在月球表面着陆的极紫外波段的成像仪器,安装于着陆器的顶部,负责对地球周围等离子层进行观测,有助于了解我们自身的生存环境;地形地貌相机安装于着陆器顶部桅杆上,主要开展月表地形地貌与地质构造等探测活动,并记录巡视器的运行状况;降落相机则主要辅助嫦娥三号的成功软着陆,虽然只是工作几分钟,但作用却是极为庞大的;而安装在巡视器顶端的全景相机,则可以在月球巡视过程中旋转360度对月球表面形貌进行全景探测,为月球虹湾区域的研究工作提供了丰富的图像资料。

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