新民晚報訊（記者 葉薇 通訊員 陳葆娟）經歷了6天的孤獨繞月之旅，軌道器作為此次探月工程的短駁車，終於等來了他的乘客，圓滿完成我國首次月球軌道的交會對接。與載人航天弱撞擊型周邊式對接機構不同，嫦娥五號採用了抱爪式對接機構方案，從“太空之吻”變成“月軌相擁”。由中國航天科技集團八院控制所研製的紅外及可見光雙譜段監視相機，完美呈現這一過程。
中國航天科技集團八院控制所研製的雙譜段相機拍攝 採訪對象供圖
過程記錄“雙保險”
2020年7月27日，我國首個火星探測器天問一號在飛離地球約120萬公里處回望地球，並拍下了在茫茫宇宙中相互守望的地月合影照片，一時間刷爆網絡，拍下這張刷屏照片的即為航天所研製的光學導航敏感器。
不同於探火任務中光學導航敏感器的副業發揮，此次嫦娥五號所搭載的雙譜段監視相機是一款專業拍照神器，其主業就是記錄軌道器與上升器的交會對接過程，以及軌道器與著陸器/上升器組合體分離、與支撐艙分離過程。與以往任務中所搭載的監視相機不同的是，這款相機集紅外和可見光成像於一體，紅外和可見光傳感器經各自的光學鏡頭獲取圖像數據，根據遙控指令要求在六種拍攝模式中自由切換，實現紅外和可見光分別或同時成像。
“這就相當於給普通相機加了一個夜視儀，即使交會對接過程發生在月背，接受不到太陽光照，我們也可以通過紅外相機記錄下全過程。”該所光學導航專家鄭循江介紹道，“而在有光照的情況下，如果光照太強，可見光相機拍攝的照片也可能存在過曝的情況，影響觀看效果。有了這款雙譜段相機，就可確保全天時、全光照條件下記錄交會對接過程，也可以讓大眾從紅外鏡頭的視角看看太空。”
低成本打造高清畫質
為了給全國人民帶來高清的視覺感受，本次搭載在軌道器上的相機，其可見光譜段分辨率達到2048×2048，紅外譜段選用非製冷長紅外波段，分辨率為640×480。並要在此基礎上實現紅外和可見光同時成像，數據量巨大，研製初期產品始終無法達到任務要求的幀頻。後來，經過項目團隊，尤其是軟件設計師近兩個月的攻關，數輪頭腦風暴，最終通過優化DSP軟件架構和算法，提升軟件運行效率，成功解決了該問題。
清晰度和幀頻都滿足要求了，數據傳輸又成了大問題。“就像一條單行道上要承載比平時多兩倍的車流，要麼會發生事故而停滯不前造成‘死機’，要麼就要經過漫長的等待讓車輛逐次通行。”產品主管設計師王峰說道，“要避免這種情況，就要從圖像、視頻壓縮技術上下功夫。”團隊經過多種嘗試最終選擇了先插值再壓縮的方式，對不同的工作模式，採取不同的壓縮算法，利用幀間相關性，提高圖像質量，最後將壓縮後的數據下傳至地面解壓恢復。
海量的處理數據，除了給軟件工程師帶來了極大的難題，讓元器件選用也頗費周章。宇航級器件可靠性高，但運行速度相對較低，無法滿足數據處理的需求。為此，設計師經綜合考量，選用了工業級高性能8核處理器來提升數據處理速度，但這並不意味著對產品的可靠性要求就會降低。產品硬件工程師何峰介紹道，“除了傳統的第三方機構篩選，我們還專門制定了《低等級元器件質保方案》，開展了抗總劑量輻照、熱環境、力學環境、靜電放電等專項試驗。通過試驗結果來證明我們的可靠性設計是合理有效的。”
通過算法攻關及工業級器件的選用，不僅有效控制了研製成本，也給“寸土寸金”的軌道器留出了更多運輸有效載荷的空間，團隊探索了一條引民用技術為航天產品所用的技術途徑，同時也為時下熱門的商業航天和傳統航天產品降本增效提供了思路。
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