神器1

　　激光“慧眼”

　　识别安全着陆区

　　相较其“姐姐”们，“四姑娘”着陆区域的条件更为复杂、地形起伏变化更剧烈，仅艾特肯地区较为平坦，找到合适的登陆点难度陡然提升。能否顺利实现“艾特肯登陆”，中科院上海技术物理所和中科院上海光学精密机械研究所合作研制的激光测距敏感器和激光三维成像敏感器将发挥至关重要的作用。

　　在嫦娥四号飞入月球表面15公里轨道以后，激光测距敏感器将为着陆器姿轨控分系统提供从动力下降段至软着陆段的高精度测距数据。“在月球背面着陆意味着它需要具备更多自主判断的能力。”激光测距敏感器主任设计师程鹏飞介绍，“由于嫦娥四号中继星的传输延时和传输带宽有限，测距数据传回地球的更新率变慢了。”程鹏飞和团队采用了回波信号自动增益控制、多个测距通道复合交接班、百亿分之一秒高分辨率时间间隔测量等关键技术，使探测距离超过40公里，距离测量精度优于20厘米。

　　解决了嫦娥四号降落高度的问题，还要处理“落在哪儿”的难题。激光三维成像敏感器将成为“四姑娘”的“眼睛”——带她避开陡峭的陨石坑和大石块，确定安全着陆区。

　　据介绍，探测器在距离月面100米高度时，着陆器悬停，激光三维成像敏感器将获取月面着陆区域的三维图像，通过计算分析选择适合安全软着陆的区域。

　　神器2

　　红外“相机”

　　获取月球光谱信息

　　造访“新地标”，不“拍”个够怎么行？顺利抵达月球背面后，中科院上海技物所另一“神器”将大显身手。红外成像光谱仪是月球车上配备的有效载荷，它具备可见近红外波段的光谱成像和短波红外谱段的光谱探测功能，在月球车的辅助下可以获取月表指定位置的精细光谱信息。

　　正如每个人的指纹和虹膜千差万别，月球物质成分所呈现的光谱特性也不一样，可以帮助科学家识别月面巡视区矿物成分。“和嫦娥三号相比，嫦娥四号巡视器红外成像光谱仪单次获取月表光谱信息的时间周期由25分钟缩短了一半，提升了仪器效率，也提高了仪器的定量化水平。”红外成像光谱仪主任设计师李春来介绍。

　　红外成像光谱仪重不到6公斤，在工作时能适应-20至+55摄氏度的温度环境，是一台高性能、轻小型、高集成的仪器。其综合性能处于国际先进水平。

　　神器3

　　望远镜“天马”

　　实时探测定位“鹊桥”

　　“四姑娘”将飞往月球并着落在月球背面进行探测。为实现与地面站的通信，科学家们在太空里“布”了一个通讯站——中继星“鹊桥”，目前已成功实现在地月L2使命轨道飞行。此次，上海65米口径的天马望远镜，再次与北京密云站、云南昆明站、乌鲁木齐南山站的射电望远镜携手组成甚长基线干涉测量（VLBI）网——其测量精度或测量分辨率等效于口径3000多公里的“超级望远镜”。中科院上海天文台等单位将共同为嫦娥四号探测器和中继星测轨定位，为其保驾护航。

　　自中继星发射之日起，中科院上海天文台就启动了对它的实时观测，确保其顺利飞抵目标轨。中继星在在地月L2 轨道飞行期间，天马射电望远镜还承担了中继星天线在轨指向标定工作。“我们通过接收卫星信号、宇宙射电源互相交叉观测的校准，并对电离层等误差予以修正，可以精准定位其空间位置。”嫦娥四号VLBI测轨分系统总指挥洪晓瑜介绍。

　　神器4

　　温控“外衣”

　　应对各种温度挑战

　　从地球出发到月球“做客”，嫦娥四号所处的超高真空空间环境可不比“家”里来得舒服——朝向太阳的表面酷热难当，而背向太阳的表面则异常寒冷。要让仪器设备处于正常的工作状态，就需要在设备外表面使用不同的热控涂层来调节其热平衡温度。中科院上海硅酸盐研究所和上海有机化学研究所的科研人员们就为“四姑娘”备了各式各样的“外衣”，让她从容应对各种温度的挑战。

　　嫦娥四号从15公里高度降至月球表面的720秒时间里，变推力发动机工作期间燃烧室和喷管的温度会迅速升高，上海硅酸盐所特种无机涂层重点实验室的于云研究员团队就为此“裁剪”了一条“公主裙”。这条“裙子”称为高温隔热屏，在发动机周围形成了一道屏障，有效地减小了发动机工作对探测器本体的高温侵蚀。

　　月球表面昼夜温差极大，温度最低可至零下200℃，最高又能超过100℃，严重影响各单机和仪器的正常工作。“我们为相关设备量身定做了一套‘金灿灿’的‘外套’，它可以双向隔热，外部高温时热量不往里传，外部寒冷时里面热量不往外漏。”

　　上海有机所为嫦娥系列卫星研制生产了ERB-2、SR107-ZK等有机热控涂层，这些涂层同样为航天器的正常工作温度环境保驾护航。 本报记者 郜阳