1月3日10時(shí)26分， 嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功在月球背面著陸，這是人類探測(cè)器首次在月球背面軟著陸。
這個(gè)時(shí)候，北京航天飛控中心，爆發(fā)出了雷鳴般掌聲。
而在現(xiàn)場(chǎng)的浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院教授徐之海，卻不敢鼓掌，因?yàn)榇笃聊簧线€沒顯示出嫦娥四號(hào)著陸的實(shí)拍畫面。
這個(gè)畫面，按預(yù)定計(jì)劃，由在嫦娥四號(hào)探測(cè)器搭載的降落相機(jī)光學(xué)鏡頭拍攝。這個(gè)鏡頭，由徐之海團(tuán)隊(duì)研制。
“由于信號(hào)傳遞的原因，嫦娥四號(hào)降落到月球地面的照片，過了幾分鐘后才傳回來，這時(shí)，我砰砰砰跳的心才平靜下來?！边@張照片，也就是昨天新聞聯(lián)播中播放的嫦娥四號(hào)降落月球的第一眼畫面。
嫦娥四號(hào)探測(cè)器月球背面軟著陸后降落相機(jī)鏡頭拍攝的圖像
嫦娥四號(hào)降落月球背面時(shí)的第一眼，由浙大團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的鏡頭拍攝
在嫦娥四號(hào)降落過程中，降落相機(jī)的光學(xué)鏡頭是嫦娥四號(hào)觀看月球的“眼睛”。這只“眼睛”幫助嫦娥四號(hào)判斷月球表面的地貌情況，避開那些“危險(xiǎn)地帶”，選擇安全的著陸位置。
左圖為嫦娥四號(hào)中繼星雙分辨率相機(jī)，右圖為嫦娥四號(hào)降落相機(jī)光學(xué)鏡頭
徐之海說，月球表面有很多斜坡和隕石坑。嫦娥四號(hào)要想在月球的“刀山火?！敝衅椒€(wěn)地著陸，這只“眼睛”作用巨大。
為了保護(hù)好這只“眼睛”，使它能在太空中正常地工作，徐之海團(tuán)隊(duì)做了不少努力。
徐之海告訴記者，太空環(huán)境中充斥著各種輻射，所以“眼睛”的鏡片采用的是防輻射玻璃。它的鏡筒是由鈦合金制作的，鈦合金是一種高強(qiáng)度、高剛度的輕質(zhì)金屬材料，同時(shí)它具有和玻璃相似的熱膨脹率——這保證了在太空極端環(huán)境下，“眼睛”的高清晰成像質(zhì)量。
除此之外，因?yàn)樵诘孛娼M裝的鏡頭內(nèi)部會(huì)有空氣，進(jìn)入到太空的真空環(huán)境中，鏡頭里面的空氣會(huì)和外部環(huán)境形成壓差造成變形，導(dǎo)致像質(zhì)下降，甚至破壞。為此，徐之海團(tuán)隊(duì)在鏡頭上專門設(shè)計(jì)了透氣孔，使鏡頭的內(nèi)外部環(huán)境達(dá)到平衡，保證可靠性。
在中繼星上唯一的光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)，拍攝了地月合影
除了降落相機(jī)，徐之海團(tuán)隊(duì)還為“鵲橋”號(hào)中繼星研發(fā)了光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)。“鵲橋”號(hào)中繼星是世界首顆運(yùn)行于地月拉格朗日L2點(diǎn)的通信衛(wèi)星。它為嫦娥四號(hào)的著陸器和月球車提供地月中繼通信支持，該相機(jī)系統(tǒng)也是“鵲橋”號(hào)中繼星上唯一的相機(jī)系統(tǒng)。
“這套光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)由三部分組成——雙分辨率相機(jī)、天線監(jiān)視相機(jī)、相機(jī)控制器”，徐之海說，“這套相機(jī)系統(tǒng)不到3公斤重，相比于此前其他方案中15公斤的相機(jī)系統(tǒng)，為搭載其他有效載荷省出了不少配重。”
天線監(jiān)視相機(jī)是非常重要的另一只“眼睛”。它可以看到“鵲橋”號(hào)中繼星天線的展開狀態(tài)，而天線能否正常工作決定著嫦娥四號(hào)與地面能否順利通信。
雙分辨率相機(jī)也是具有挑戰(zhàn)的一個(gè)部分，它的概念由徐之海團(tuán)隊(duì)提出。
由于在太空中存在“冷焊”現(xiàn)象（空間環(huán)境中精密配合的運(yùn)動(dòng)部件粘結(jié)在一起），變焦鏡頭至今無法在星載環(huán)境中可靠應(yīng)用。
在太空環(huán)境中，為滿足在一個(gè)相機(jī)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率和大視場(chǎng)成像的需求，又要避免使用變焦鏡頭的難題，徐之海團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性提出雙分辨率相機(jī)的設(shè)計(jì)理念，通過一次成像得到兩張照片，實(shí)現(xiàn)了“大場(chǎng)景”與“大特寫”的同時(shí)成像。
這個(gè)相機(jī)還首次從拉格朗日L2點(diǎn)拍攝了“地月合影”，從這個(gè)位置望過去，地球是月球的約一半大小。
2018年7月14日在地月拉格朗日L2點(diǎn)附近首次獲取了地月合影
徐之海說，“鵲橋”號(hào)中繼星所處的地月拉格朗日L2點(diǎn)是地球和月球的引力平衡點(diǎn)，因此，“鵲橋”號(hào)只需很少的能量便能在此長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。
徐之海向記者透露，中繼星光學(xué)觀測(cè)相機(jī)系統(tǒng)后續(xù)還將在2019年下半年擇機(jī)開展拓展成像試驗(yàn)，期待屆時(shí)能有更精彩的表現(xiàn)。
徐之海團(tuán)隊(duì)部分成員（前排左起馮華君教授、徐之海教授、岑兆豐教授，后排左起蔣婷婷助理、邊美娟工程師、李奇副教授、李曉彤教授、陳躍庭副研究員）
（文/柯溢能 劉蘇蒙 王湛/圖片有受訪者提供）
