嫦娥二号微小相机走近公众

2010-11-17 15:31 来源: 中国科学院
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  从太空中拍摄月球将会出现何种令人惊叹的影像?卫星发动机在太空中点火与地面试验的情形是否一样?太阳翼帆板在太空真空及失重环境下展开与在地面上展开有什么不同?定向天线在奔月飞行中如何保持一直正对着地球?近日,记者从嫦娥二号卫星微小相机产品推介会上了解到,北京空间机电研究所研制的四台微小相机已揭开这些谜底,均拍摄到了清晰的图像。这标志着我国首次实现将CMOS成像技术进行航天应用、首次进行空中监视工程应用、首次实现预视拍摄、首次在太空中拍摄到490N发动机点火瞬间、首次在飞行器奔月路上拍摄到美丽的地球影像。

  在嫦娥二号卫星系统中,北京空间机电研究所承担了3台监视相机和1台降落相机的研制任务,均为辅助嫦娥“二姑娘”走稳飞天路的全新装备。3台监视相机分别用来监视490N发动机、定向天线和太阳翼展开等关键飞行动作,展示卫星飞行过程中重要活动,而降落相机所收集的图像信息则能够有效帮助科研人员进行嫦娥三号着陆器软着陆先期技术的验证。

  作为我国空间光学遥感器的主要研制基地,从最初的蜂鸟相机至今,北京空间机电研究所在轻小型低功耗CMOS相机领域已逐步形成了系列化产品,积累了高帧频大压缩比图像压缩、快速自动曝光、小批量柔性装配调试工艺等诸多关键技术,并针对星上载荷的不同要求,总结出一套行之有效的模块化设计流程和生产流程。此次,为了圆满完成相机研制任务,并使相机重量轻、体积小、功耗低,以降低发射及在轨运行成本,4台微小相机集成了多种先进技术。在总体方案设计上,相机采用CMOS图像传感器为核心器件,具备集成度高、功耗低等诸多优点,有利于系统集成。

  由于难以获取宇航级CMOS图像传感器,北京空间机电研究所对选用的器件进行了升级筛选,并进行了大量试验,以保证其满足在轨使用要求。相机帧频高,图像数据量大,为节约系统资源,减少整星数传速率压力,相机采用了先进的全色/彩色图像压缩算法,在高压缩比的同时还能保证图像的高质量;相机具备自动曝光的功能,使用快速收敛算法计算曝光时间,即使在复杂的场景下,最多只需5幅图像就可以确定合适的曝光时间;相机动态范围宽,能适应不同的光照条件及目标特性,结合自动曝光算法可获得亮度适宜的图像。

  通过系统优化设计,这4台相机都只有手掌大小,每台重量仅300~400克,看起来与我们平常用的数码相机相差无几,但集成了光、机、电、热等多项先进技术和自动拍摄、实时图像压缩等智能化功能,能应付恶劣的太空辐射、温度环境,能承受发射时的强烈冲击和振动。根据任务目标的不同,4台微小相机均进行了针对性的设计,各有所长,具备“动静相宜”的拍摄能力,并做到了长寿命、高可靠,是真正超便携的航天相机。

  北京空间机电研究所是我国最早开展空间技术研究的单位之一,在空间光学遥感相机研制方面取得了多项历史性突破,目前已有近百台套相机在轨成功运行,分别被应用于科学考察、国土普查、资源调查、环境减灾、海洋检测等领域,获得了大量有价值的图像数据。负责嫦娥二号卫星微小相机研制的是该所一支年轻人为主的小团队,他们研制的微小相机曾搭载在我国第一颗专门为青少年研发的希望一号卫星上,拍回了国内第一张地球全景彩色图片。