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10月28日,探月工程三期飞行试验器成功来到月球近旁转向段,这是我国月球探测器首次“到访”这个轨道。既然到此一游,怎能不拍照留念?当日,该飞行试验器拍摄的一组角度独特、构图别致的地月合影,给国人带来了惊喜。中国航天科技集团五院的专家们向科技日报揭开了地月合影的由来。
在五院总体部参数测量分系统主任设计师顾征看来,地月合影的特殊性在于它的展示意义。“地月合影能够使航天任务更接地气,人们看到地球和月球关系那么好,月球一直围着地球转是件很有趣的事,能够有机会合个影,当然要做了。”他说,五院人希望能够通过这个小小的举动,激发国人对深空探测的热情和兴趣,让人们离“航天”更近一些。
然而,拍摄地月合影绝非易事。地和月之间相隔38万公里,大小也相差悬殊。过去国际航天器所拍摄的地月合影往往如同“西瓜与葡萄”,还经常漏掉地球或者月球多半个身子。怎样才能拍出最完整、美观的地月合影?五院飞行试验器总指挥、总师杨孟飞介绍,要想拍出好的地月合影,必须充分考虑到多个夹角关系。包括太阳、地球和探测器的夹角,太阳、月球和探测器的夹角。相机的视场角与太阳、地球也要有相应的匹配。
该院总体部副总师彭兢说,为了找到最美拍摄角度,拍出地球、月球比例般配的合影,飞行试验器要先飞到月球,再往远离地球、月球的方向飞出1万多公里,并避开太阳光直射,最后选择合适角度按下快门。
为了拍出大片,五院科技人员下了不少工夫。顾征说,早在2012年,科技人员就开始对历史上地月合影的相关资料进行搜索整理,并根据此次任务的飞行路线反复计算,选定了最佳拍照角度和拍照时间。“构图的选择上升到美学的角度,如何在现有匹配关系之下,达到一种美观的构图效果,确实花了一些心思。”顾征说,“我们像导演一样策划了整个过程。”
除了精巧的构图,本次合影的出炉也离不开飞行试验器所携的拍照设备:一台略大于火柴盒的微型CMOS相机、一台巴掌大小的CMOS相机,以及一台足球大小的双分辨相机。虽然三台相机加起来,重量还不及摄影师手中的一台单反,可它们都是集光、机、电、热等多项先进技术于一身的“神器”,具有长寿命、高可靠、自动拍摄、实时图像压缩的特点和功能,能应付恶劣温度环境和太空辐射,能承受发射时的强烈冲击和振动。
这三台相机均由五院508所抓总研制。该所CMOS相机主任设计师胡永富说,为了确保飞行试验器不会错过美景,科技人员准备了两套拍摄方案。一是在测算地月光亮程度的基础上,取二者所需曝光度的中间值进行拍摄。二是相机分别对地球和月球进行成像,再进行后期组合,最终得到一张清晰的地月合影。双管齐下,更能确保地月合影完美呈现。
图为探月工程三期飞行试验器获取了清晰的地月合影图像。
(图片由北京航天飞行控制中心提供)