摘要：文章從深空探測正在進(jìn)行的項(xiàng)目出發(fā)，對深空探測器有效載荷對光電技術(shù)的需求進(jìn)行了分析，從而闡述了光電技術(shù)在中國深空探測中的應(yīng)用。月球探測器典型的“嫦娥一號”和“嫦娥二號”就是中國已經(jīng)發(fā)射的應(yīng)用光電技術(shù)的深孔探測項(xiàng)目，具有一定探測價(jià)值。

關(guān)鍵詞：光電技術(shù)；深空探測；深空探測器；月球探測；有效載荷 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：V476 文章編號：1009-2374（2015）29-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.025

2004年初，我國開始“嫦娥一號”的工程，歷時(shí)三年發(fā)射成功。對繞月探測的時(shí)間達(dá)到1年4個(gè)月之久，使我國深空探測的科學(xué)目標(biāo)得以順利完成，大量的科學(xué)數(shù)據(jù)也是通過這項(xiàng)工程獲取來的?！版隙鸲枴惫こ淌窃凇版隙鹨惶枴惫こ痰幕A(chǔ)上拓展的項(xiàng)目，其意義在于實(shí)現(xiàn)可控撞月。歷時(shí)3年，“嫦娥二號”發(fā)射于2010年10月1日，在多項(xiàng)技術(shù)上能夠完成突破，使預(yù)定的工程目標(biāo)順利完成，100km的全月球圖像和15km的虹灣圖像也是從這項(xiàng)技術(shù)中繪制的。無人月球探測工程的方針一共有三個(gè)步驟：繞、落、回。目前，“嫦娥三號”和“嫦娥四號”工程的研發(fā)正在致力于將月球軟著陸。

1 金星和火星的首次探測

在深空探測領(lǐng)域發(fā)展中，我國是位居前幾名的，由于金星和火星的探測符合科學(xué)的發(fā)展，所以我國更應(yīng)該致力于研究火星和金星的首次探測，以促進(jìn)我國航天探測領(lǐng)域的發(fā)展。

探月技術(shù)和“嫦娥”衛(wèi)星技術(shù)是首次火星探測方案理論實(shí)踐的基礎(chǔ)，我國應(yīng)堅(jiān)持自己在航天領(lǐng)域的科學(xué)探測目標(biāo)，對長時(shí)間飛行的自主管理技術(shù)和遠(yuǎn)大的監(jiān)控通信技術(shù)以及自主導(dǎo)航與控制在深空條件下的技術(shù)等問題進(jìn)行解決。環(huán)火探測是最主要的探測方式，為期10個(gè)月的探測器地火轉(zhuǎn)移階段，1個(gè)火星年是環(huán)火工作初步擬定的時(shí)間?；鹦翘綔y的主要目的是判斷人類是否能夠在火星上順利生存，所以探測的內(nèi)容包括大氣圈演化和火星氣候的變化、火星上是否有生命生存過的跡象、火星是怎樣進(jìn)行演化的、火星的各項(xiàng)能源等方面。

地球和太陽之間是金星存在的位置，地球到火星的距離要大于地球到金星的距離?；诖?，我們對金星探測要比火星探測更容易一些，包括在測控通信、飛行的動力、能源需求等方面。金星探測的問題主要是對于太陽近距離產(chǎn)生熱的問題，我國在控制熱的技術(shù)上有良好的手段，基于此，我國金星探測工程直接銜接火星探測工程。金星探測主要的任務(wù)是，通過探測器圍繞金星大氣層外飛行，繼而對大氣特征及其金星表面金星探測，從大氣層內(nèi)進(jìn)入，做漂浮探測。符合中國發(fā)展的深空探測項(xiàng)目不僅包括首次金星和火星探測、無人月球探測，還包括對載人登月的工程項(xiàng)目和月球外天體的探測項(xiàng)目。實(shí)現(xiàn)載人登月是人類走出地球的必然趨勢，迄今為止，人類唯一到達(dá)地球之外的天體就是月球，所以在未來的20年內(nèi)，根據(jù)深空探測技術(shù)的蓬勃發(fā)展，我國載人登月的愿望一定可以實(shí)現(xiàn)。

2 光電技術(shù)在中國深空探測領(lǐng)域中的應(yīng)用

深空探測器在軌道方面定義為：處于近地軌道對深空探測的一種飛行器，其對光電技術(shù)是有一定需求的。光電技術(shù)在中國深空領(lǐng)域能夠起到確定的作用。探測器姿態(tài)敏感器主要能實(shí)現(xiàn)探測器的姿態(tài)測量。光學(xué)敏感器、陀螺儀、射頻敏感器和磁敏感是姿態(tài)敏感器的主要部分。光學(xué)敏感器主要應(yīng)用于太陽敏感器、星敏感器、紅外地球敏感器、對月球和地球的紫外敏感器和圖像敏感器等，應(yīng)用是十分廣泛的。飛行器本體坐標(biāo)系與空間已知基準(zhǔn)方向關(guān)系的確定需要通過光學(xué)敏感器實(shí)現(xiàn)。光電技術(shù)在中國深空領(lǐng)域能夠起到導(dǎo)航的作用。探測器軌道參數(shù)是通過自主導(dǎo)航來確定的，對飛行和探測對象按照光學(xué)敏感器把其分為不同的階段，這里的光學(xué)敏感器包括星跟蹤器、紅外地球敏感器、太陽敏感器、可見光CCD敏感器、空間六分儀、陸標(biāo)敏感器和紫外敏感器等。探測器的運(yùn)動參數(shù)是通過這些敏感器來測量的，運(yùn)動參數(shù)包括速度、加速度和角速度等。深空探測巡視器的遙操作導(dǎo)航、自主導(dǎo)航、半自主導(dǎo)航都離不開光電技術(shù)。通過人工遙操作能夠使巡視器進(jìn)去自主或半自主的導(dǎo)航狀態(tài)，這要求巡視器具備良好的執(zhí)行任務(wù)和生存能力。其作用是對自身環(huán)境、位置和速度信息的獲取。基于此，敏感器的多種結(jié)合技術(shù)能夠賦予一定的航天導(dǎo)航功能。同時(shí)，光電技術(shù)在中國深空領(lǐng)域能夠起到監(jiān)視的作用。這能夠真實(shí)地對關(guān)鍵部件的動作進(jìn)行掌握，使地面隨時(shí)接受圖像。光電技術(shù)在中國深空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用是有效載荷的需要和空間飛行器交匯對接的需要。光電技術(shù)在中國深空領(lǐng)域能夠起到測控通信的作用和滿足探測器多方面需求的作用。

3 我國深空探測器利用光電技術(shù)的應(yīng)用展望

目前，我國“嫦娥一號”和“嫦娥二號”衛(wèi)星的成功發(fā)射都離不開光電技術(shù)的支持，光電技術(shù)未來的探測活動也是最基本的一項(xiàng)技術(shù)。“嫦娥一號”衛(wèi)星在光電技術(shù)的利用上主要包括：CCD立體相機(jī)設(shè)備，掃推方式是干涉成像光譜儀器采取的主要方式，元的點(diǎn)光圖譜是經(jīng)過數(shù)學(xué)處理得到的，同時(shí)為二維重構(gòu)光譜圖像提供了條件，從而得到月球表面物質(zhì)分布信息和類型數(shù)據(jù)。半導(dǎo)體泵浦固體激光器是激光高度計(jì)采用的主要儀器，它能夠向月球表面發(fā)射大功率的窄脈沖激光，同時(shí)將月球表面后散射的激光信號心理接收，繼而計(jì)算出衛(wèi)星與月球表面距離，這是利用測量光往返延遲時(shí)間作為依據(jù)計(jì)算的。星敏感器的衛(wèi)星相對于慣性空間的姿態(tài)是通過星圖識別和恒星的觀測來獲取的。月球的紫外譜段探測主要通過采取紫外敏感器進(jìn)行，它能夠?qū)h(huán)月飛行時(shí)，基于月球中心，衛(wèi)星的方向進(jìn)行有效識別，以對衛(wèi)星相對軌道參考系的姿態(tài)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。未來的光電技術(shù)在“嫦娥二號”衛(wèi)星的主要應(yīng)用包括對具有更高的分辨率的CCD立體相機(jī)的更新設(shè)備等的使用。光電技術(shù)在“嫦娥三號”衛(wèi)星的主要應(yīng)用包括在相機(jī)的運(yùn)用上采取的是地形地貌、降落、極紫外和全景相機(jī)，望遠(yuǎn)鏡采用的是月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和空外成像光譜儀。

4 光電技術(shù)在中國深空探測領(lǐng)域的發(fā)展方針

針對光電技術(shù)在深空探測領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，本文闡述一些有效的發(fā)展方針。我國深空探測的今后發(fā)展需求和實(shí)踐方面由于受到光電技術(shù)的影響，使探測器性能和功能上受到了一定的制約，所以提高光電技術(shù)就是我國深空探測領(lǐng)域有效發(fā)展的前提。提高光電技術(shù)首先要從器件入手，突破傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部件，研發(fā)新型的、輕質(zhì)的、高性能的光學(xué)部件；其次我國要進(jìn)一步提高敏感器的設(shè)計(jì)水平和制造水平，在對GNC設(shè)計(jì)和探測器的總結(jié)設(shè)計(jì)中，要經(jīng)過多種方案的權(quán)衡選擇，對敏感器進(jìn)行最合理的安排，增加系統(tǒng)性能，使器件不受到其他因素的影響。此外，對光電的有效電荷制造和設(shè)計(jì)水平一定要看作提高光電技術(shù)的重中之重，對一個(gè)設(shè)備的多種應(yīng)用方法進(jìn)行探索。“嫦娥二號”就是通過嘗試紫外敏感器對敏感器功能和光學(xué)探測融為一體的方式，使其姿態(tài)確定功能的同時(shí)，又能夠?qū)⒃虑蜃贤庾V段圖像進(jìn)行繪制，除此之外，它還可以在導(dǎo)航中應(yīng)用；最后在中國深空探測工作中還要對可能形成的項(xiàng)目預(yù)言工作建議進(jìn)一步加強(qiáng)，這在一定程度可以使深空探測事業(yè)得到持續(xù)

發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，中國深空探測的發(fā)展離不開光電技術(shù)的支持。從事光電技術(shù)研發(fā)的技術(shù)人員對我國深空探測事業(yè)的發(fā)展具有很大程度的貢獻(xiàn)，只有從根本上落實(shí)對光電技術(shù)的發(fā)展，才能夠找到深空技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的切入點(diǎn)，從根本上為我國深空探測事業(yè)技術(shù)水平做出一定

貢獻(xiàn)。

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作者簡介：寇雷雷（1986-），女，吉林四平人，吉林工程職業(yè)學(xué)院助教，碩士，研究方向：光學(xué)工程。

（責(zé)任編輯：陳 倩）