２５日起，嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器的著陸器和巡視器相繼進(jìn)入月夜休眠，忙碌已久的航天人終于可以暫時(shí)松口氣，仔細(xì)梳理第一階段的各項(xiàng)科學(xué)探測(cè)和數(shù)據(jù)搜集。記者來到中科院上海技術(shù)物理研究所，聽這里的科學(xué)家們講述了嫦娥落月“黑色７２０秒”里那些不為人知的臺(tái)前幕后。

“黑色７２０秒”，是指“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器從１５公里高度降至月球表面的這１２分鐘。之所以稱之為“黑色”，是因?yàn)樽銐蝮@心動(dòng)魄：重達(dá)３７８０公斤的嫦娥“三姑娘”，要完全依靠自主控制，完成降低高度、測(cè)距、測(cè)速、選擇著陸點(diǎn)、自由落體著陸等一系列動(dòng)作。而在這期間，地面人工干預(yù)的可能性幾乎為零。

就在這地面航天人“手足無措”的７２０秒內(nèi)，由中科院上海技術(shù)物理研究所研制的激光測(cè)距敏感器和激光三維成像敏感器發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，它們既是“三姑娘”的“眼睛”，又是其成功落月的最大“功臣”。

“月球探測(cè)器的著陸過程需要核心解決三件事：一是高度與姿態(tài)的測(cè)量；二是發(fā)動(dòng)機(jī)推力的控制；三是對(duì)１００米懸停避障的測(cè)量和把控?！鄙虾＜夹g(shù)物理研究所研究員舒嶸介紹說。

激光測(cè)距敏感器，是著陸器上最早開機(jī)的設(shè)備，其主要作用是，在嫦娥飛入月球表面１５公里軌道以后，全程監(jiān)測(cè)“三姑娘”與月面的距離，并“兼職”算出其落月的速度，從而不斷完成動(dòng)力下降階段對(duì)嫦娥“三姑娘”著陸姿態(tài)的控制，輔助其向著陸區(qū)降落。該儀器在嫦娥落月的過程中，每一秒就發(fā)射兩次激光，以此獲取精度在０．２米的月距高度。雖然操作原理一目了然、簡(jiǎn)單易懂，然而在執(zhí)行的過程中，科學(xué)家們還是碰到了不小的麻煩。

負(fù)責(zé)激光測(cè)距敏感器項(xiàng)目的研究員黃庚華回憶道，在預(yù)定著陸時(shí)間的前半個(gè)小時(shí)，激光測(cè)距敏感器就開機(jī)了，然而此時(shí)激光的光軸卻并未與月面建立垂直的關(guān)系，而是與著陸器一起以傾斜的姿態(tài)下降?！凹す夤馐恰林旅嫘鄙溥^去，很難測(cè)量出具體數(shù)據(jù)。站在指揮現(xiàn)場(chǎng)，遲遲看不到數(shù)據(jù)讓我們非常緊張?！秉S庚華說，“那時(shí)，我們?cè)粩嘞蚩刂浦行脑儐?，激光的光軸什么時(shí)候才能轉(zhuǎn)過來？嫦娥的姿態(tài)什么時(shí)候才能調(diào)整完畢？”

直到“三姑娘”下降到距月面３５公里左右時(shí)，屏幕上“跳出”了“４０公里”的數(shù)據(jù)，科學(xué)家們才松了一口氣?！斑@說明激光測(cè)距敏感器已通過斜距測(cè)量獲得了具體數(shù)據(jù)，設(shè)備整體工作狀態(tài)是正常的?！彪S后，激光測(cè)距敏感器表現(xiàn)非常平穩(wěn)，從１５公里一直到１５米，在高性能“倒車?yán)走_(dá)”激光測(cè)距敏感器的精確“指引”下，“三姑娘”后來穩(wěn)穩(wěn)著陸。

解決了“嫦娥”降落高度與姿態(tài)的問題，還要解決“往哪里落”的問題?！半m說嫦娥三號(hào)的預(yù)選著陸區(qū)——虹灣地勢(shì)相對(duì)平坦，但它的表面仍然存在高坡、隕石坑、大石塊等諸多不確定因素，所以精確避障極為重要?！敝锌圃荷虾７衷焊痹洪L(zhǎng)、上海技術(shù)物理所研究員王建宇表示。

激光三維成像敏感器就承擔(dān)了為“三姑娘”精確避障、確定安全著陸區(qū)的“光榮使命”。負(fù)責(zé)激光三維成像敏感器項(xiàng)目的研究員徐衛(wèi)明介紹說，“在預(yù)定著陸時(shí)間的前４分半鐘，激光三維成像敏感器開機(jī)，待嫦娥到達(dá)距月面１００米的懸停位置正式開始工作。它的主要任務(wù)是采集月面的三維圖像，將高于２０厘米的石頭或低于２０厘米的坑識(shí)別出來，從而在一個(gè)長(zhǎng)寬都是５０米的區(qū)域內(nèi)找出一個(gè)長(zhǎng)寬都是１０米的安全著陸區(qū)?！?/p>

與激光測(cè)距敏感器相比，激光三維成像敏感器發(fā)揮作用的時(shí)間非常短，在“黑色７２０秒”中只工作了大約４秒鐘：前０．２５秒用來完成掃描成像，剩下的約３秒時(shí)間完成計(jì)算?！版隙鹪诰嘣旅妫保埃懊椎奈恢米铋L(zhǎng)的懸停時(shí)間只有３０秒，在這個(gè)過程中，激光三維成像敏感器只有３次拍照機(jī)會(huì)。幸運(yùn)的是，我們第一次掃描就成功了，直接找出了合適的著陸區(qū)，通過一次自主實(shí)施平移，就順利避開了地面障礙物、從容著陸。”徐衛(wèi)明高興地說。

“最后１００米的落月環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)最大、也是最不可控的。激光測(cè)距敏感器還有一次關(guān)機(jī)再開的機(jī)會(huì)，而激光三維成像敏感器如若出現(xiàn)問題，該功能將立即被放棄，嫦娥三號(hào)也只能直接降落，在這種情況下，無論底下什么情況都沒辦法補(bǔ)救，所以我們最擔(dān)心這一環(huán)節(jié)。”舒嶸說，“這次探月，我們到達(dá)了一個(gè)前人完全沒有去過的‘未知’區(qū)域。月面的特性，例如隕石坑、高坡等，我們其實(shí)并不知道它們具體在哪里。實(shí)際上，從后來傳回的照片可以看出，在著陸器正前方約１０米的位置處就有一個(gè)很大的深坑?！保ㄍ趿樟眨?/p>