“嫦娥”睁开“太空激光眼” 与CCD相机共同绘制三维月球全图

　　11月26日，中国国家航天局正式公布嫦娥一号卫星传回的第一幅月面图像。 新华社发

　　11月28日，嫦娥一号卫星携带的星载激光高度计正式开启，发出第一束激光，并接收到第一回波。该星载激光高度计与CCD立体相机相结合，可以获取月球表面的三维影像和地形高度数据。

　　作为嫦娥一号上的八件有效载荷之一，激光高度计身高17厘米、体重15.7公斤，是由中国科学院上海技术物理研究所和中国科学院上海光学精密机械研究所设计研制的拥有自主知识产权的成果。

　　激光高度计由激光发射模块、激光接收模块和信号处理模块三部分组成。其工作原理是由激光发射模块首先向月面发射激光束，激光接收模块接收到反射回来的光信号，并把它转换成电信号。通过信号处理模块里的计算机实时处理得出激光高度计到被探测月面的距离。

　　激光高度计每一秒发射一束光，在月球表面留下一个约100米直径的“足印”。激光高度计像绕绒线球一样，一圈又一圈地围绕月球转，在月球表面留下一个个激光“足印”，把月球表面状况（包括南北极的黑暗深坑）扫描下来。这些数值与CCD立体相机拍摄的高精度图像相叠加，就是一幅完整而精确的月球立体地形图。

　　嫦娥一号卫星有效载荷激光高度计分系统主任设计师、中国科学院上海技术物理研究所所长王建宇解释说，CCD立体相机获得的是月球表面物体的相对高度，例如一个月球环行坑的坑顶与底部的高差，而激光高度计是直接测量出该地形的绝对高度。在绘制月球地形图时，这两者所获得的数据是相辅相成的关系。

　　有关专家表示，CCD相机能在月球表面有光照的情况下获取月表图像，激光高度计在月球背阳面也能照常工作。同时，由于卫星工作轨道是极月圆轨道，激光高度计还可以提供国际上以前探月工程还没有探测过的月球两极的高程数据。

　　上世纪六七十年代，美国科学家在阿波罗探月工程中就采用了激光高度计。在九十年代的克莱门汀月球探测器和火星探测器上，美国都采用了这种激光高度计来获得星体表面的地形分布图。

　　中国在星载激光高度计的研制方面尽管是个“后来者”，但是与其他国家比较，中国的技术毫不逊色。有关专家在接受新华社记者采访时透露，与日本的月亮女神相比，嫦娥一号激光高度计的重量要轻几公斤。

　　同时，嫦娥一号卫星的轨道高度相对较高，是在200公里的轨道上运行。而在距离增加一倍的情况下，所需能量也随之增强。在重量更轻的条件下，要提高激光的发射能量是一件十分困难的事情。

　　激光高度计研制的关键工作主要有三方面：其一要研发出在太空环境下的大能量长寿命的激光器，其二是要设计出高灵敏度的回波接收电路，还有就是要解决收发同轴、温控等系统问题。

　　王建宇告诉记者，截至目前嫦娥一号激光高度计已发送回第一批数据，表明一切运行状态良好。这一仅用两年半时间研制完成的“太空激光眼”，所有核心部件完全实现国产化，凝结着工程总体和国内多个单位研究、生产人员的智慧和心血。

　　王建宇说，“就像整个嫦娥工程一样，激光高度计也是自主创新、强强联合、团结互助大协作的产物”。(王蔚 黄全权)