世界第一张近距离拍摄月背影像图。（图片来源于浙大大学微信公众号）

杭州网讯 喜大普奔！2019年1月3日10点26分，中国嫦娥四号探测器成功着陆于月球背面南极附近艾特肯盆地中的冯·卡门坑，这是人类探测器首次在月球背面软着陆。

随后，让大家万分期待的首张月球背面照片呈现在世人面前。值得一提的是，为了这一伟大的时刻，浙大人作出了重要的贡献。其中，嫦娥四号探测器降落月球背面时的“第一眼”，由浙江大学徐之海教授团队设计的镜头拍摄。徐之海团队还为“鹊桥”号中继星研发了光学相机系统。

而探测器的激光测距敏感器和激光三维成像敏感器则由浙江大学校友王建宇院士团队研制。

嫦娥四号观看月球的眼睛 

来自浙大团队设计 

2019年1月3日拍摄的月背影像图。（图片来源于浙大大学微信公众号）

月球表面那么多的斜坡和陨石坑，嫦娥四号如何顺利找到一块好的地方着陆呢？由徐之海教授团队完成的嫦娥四号探测器降落相机光学镜头解决了这一难题。

嫦娥四号降落相机光学镜头。（图片来源于浙大大学微信公众号）

在嫦娥四号降落过程中，光学镜头就像是嫦娥四号观看月球的“眼睛”。这只“小眼睛”帮助嫦娥四号判断月球表面的地貌情况，避开那些“危险地带”，选择安全的着陆位置。

此外，光学镜头成像清晰，表现优异，成功记录了整个降落过程中的月面视频画面，为保障首次月球背面软着陆成功作出重要贡献。

太空环境复杂，这只“小眼睛”能够在太空中正常工作，也说明了它的“不简单”。

据了解，“小眼睛”的镜片采用的是防辐射玻璃。它的镜筒是由钛合金制作的，钛合金是一种高强度、高刚度的轻质金属材料，同时它具有和玻璃相似的热膨胀率——这保证了在太空极端环境下，“小眼睛”的高清晰成像质量。

除此之外，因为在地面组装的镜头内部会有空气，进入到太空的真空环境中，镜头里面的空气会和外部环境形成压差造成变形，导致像质下降，甚至破坏。为此，徐之海团队在镜头上专门设计了透气孔，使镜头的内外部环境达到平衡，保证可靠性。

新角度拍摄首张“地月合影”

原来地球大小只有月亮的一半！

新角度地月合影。（图片来源于浙大大学微信公众号）

除了降落相机，徐之海团队还为“鹊桥”号中继星研发了光学相机系统。

“鹊桥”号中继星为嫦娥四号的着陆器和月球车提供地月中继通信支持，该相机系统也是“鹊桥”号中继星上唯一的相机系统。

“这套光学相机系统由三部分组成——双分辨率相机、天线监视相机、相机控制器。”

天线监视相机是非常重要的另一只“眼睛”。它可以看到“鹊桥”号中继星天线的展开状态，而天线能否正常工作决定着嫦娥四号与地面能否顺利通信。

中继星光学观测相机系统中双分辨率相机拍摄的画面。

由于在太空中存在“冷焊”现象（空间环境中精密配合的运动部件粘结在一起），变焦镜头至今无法在星载环境中可靠应用。那又该如何在一个相机中同时实现高分辨率和大视场成像的需求呢？徐之海团队创造性提出双分辨率相机的设计理念，通过一次成像得到两张照片，实现了“大场景”与“大特写”的同时成像。

这个相机还首次从拉格朗日L2点拍摄了“地月合影”，从这个位置望过去，地球是月球的约一半大小。

徐之海说，“鹊桥”号中继星是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星。这个位置是地球和月球的引力平衡点，因此，“鹊桥”号需要很少的能量便能在此长时间运转。

嫦娥四号距离月面还有多远？该往哪里落？

浙大校友王建宇团队研制“核心”技术设备

除了徐之海团队，浙大校友王建宇院士团队，同样贡献突出。

嫦娥四号探测器上装备的激光测距敏感器和激光三维成像敏感器，在落月过程中必不可少，堪称确保探测器安全着陆最关键、最核心的技术装备。

有了它们，探测器就能准确地知道自己每时每刻距离月球表面的距离，并且清楚地看到着陆区域的地形地貌，从而寻找到安全的着陆地点。

负责研制这两样设备的正是中科院上海技术物理研究所王建宇院士团队。王建宇是浙江宁波人，本科毕业于原杭州大学物理系。

激光测距敏感器仿佛一台高性能“倒车雷达”，随时测量嫦娥四号着陆器相对于月面的距离。在嫦娥四号着陆器距离月面15千米高度时，激光测距敏感器就开始工作，每秒向月面发射两次激光脉冲。通过测量月面回波脉冲信号与激光发射脉冲信号的时间间隔，获得嫦娥四号着陆器相对于月面的精确距离，测量精度0.2米之内。

“在着陆器下降到距月面约8千米时，姿态发生调整，激光测距敏感器也将随之切换测距方向，直到完成平稳落月。”王建宇说。

激光三维成像敏感器则帮助嫦娥四号解决“往哪里落”的问题。“虽然预定着陆区艾特肯地区较为平坦，但表面仍然存在高坡、陨石坑、大石块等诸多不确定因素，所以精确避障极为重要。”王建宇说。

嫦娥四号到达距月面100米的悬停位置时，激光三维成像敏感器开始工作：采集月面的三维图像，将高于15厘米的石头或低于15厘米的坑识别出来，确保探测器降落在安全区域。如此精细的扫描成像工作，在短短几秒内就完成了。

此外，王建宇团队还为首次到达月球背面的月球车装上了“红外眼”——红外成像光谱仪。月球车走到哪里，这双“眼睛”就看向哪一片月面。通过获取精细光谱信息，这台仪器可以帮助科学家识别月壤及月面岩石的成分。王建宇介绍，嫦娥四号红外成像光谱仪不仅集成最新遥感技术，还成功实现轻小型化，重量不到6千克，综合性能优于欧美同类产品。