天問一號探測器傳回的地月合影是怎么拍出來的？

上圖為2020年7月27日，天問一號探測器在飛離地球約120萬公里處，利用光學導航敏感器拍攝的黑白地月合影。圖片中，大的新月狀球體為地球，小的新月狀球體為月球。中國國家航天局供圖

7月27日，中國航天科技集團研制的天問一號火星探測器上的光學導航敏感器在離地球120萬公里處拍攝，同時向地月家園說再見。天問一號利用光學導航敏感器對地球、月球成像，獲取了清晰地月合影。在這幅黑白合影圖像中，地球與月球一大一小，均呈新月狀，在茫茫宇宙中相互陪伴。

探測器在太空中，就像輪船航行在茫茫大海上，不同的是飛離地球后沒有衛星導航系統指引。與傳統的無線電導航不同，光學自主導航可以通過圖像目標識別和特征提取，完成位置、速度等導航信息的獲取。這也是支撐我國未來進一步走向宇宙更遠空間的重要技術之一。

在基于地面無線電導航實現精確定位的基礎上，中國航天科技集團八院研制團隊給探測器配備了光學導航敏感器，并對深空探測相關光學導航方法進行工程驗證。這個光學導航敏感器安裝在探測器上，可以在飛近火星的過程中通過對火星成像，利用火星圖像計算火星的形心位置和視半徑大小，結合估計算法獲取探測器相對于火星的實時位置和速度信息。此次地月成像即由光學導航敏感器自主曝光拍攝完成。

“光學導航敏感器就好比探測器的‘眼睛’。”八院控制所光學導航專家打了個比方，“有了這雙明亮的‘眼睛’，探測器也就有了自主能力，可以自己看著飛向目的地。”

探測器在飛近火星的過程，八院研制團隊將裝有長焦鏡頭的導航敏感器當作一只“千里眼”，最遠可以在1000萬公里的距離識別火星，還能自主適應火星從點目標到面目標、從弱目標到強目標的火星圖像提取，從而實現即使沒有外部導航信息，也能夠在深空飛行中自主找到前進的道路。有了明亮的“眼睛”，“天問一號”就可以看著火星再踩下“剎車”。這種光學自主導航技術也將為我國后續深空探測任務的開展打下堅實基礎。

余建斌