12月3日23時(shí)10分，嫦娥五號順利將攜帶月壤的上升器送入到預(yù)定環(huán)月軌道，成功實(shí)現(xiàn)我國首次地外天體起飛。中科院上海技術(shù)物理研究所研制的三臺有效載荷——激光測距測速敏感器、激光三維成像敏感器，嫦娥五號月球礦物光譜分析儀，助力嫦娥五號穩(wěn)穩(wěn)落月并完成既定科學(xué)探測任務(wù)。

嫦娥五號月球礦物光譜分析儀（中科院上海技物所供圖）

穩(wěn)穩(wěn)落月：嫦娥五號有雙“火眼金睛”

中科院上海技術(shù)物理研究所研制的激光測距測速敏感器、激光三維成像敏感器是姿態(tài)控制（GNC）分系統(tǒng)的重要單機(jī)，是探測器能夠成功軟著陸月球表面的重要技術(shù)保障。中科院上海光機(jī)所承擔(dān)了兩個(gè)系統(tǒng)中的核心組件——三臺激光器的研制工作。依靠中科院上海技物所和中科院上海光機(jī)所王牌“激光兄弟連”的這些看家法寶，“嫦娥”有了一雙火眼金睛，穩(wěn)穩(wěn)落月。

上海技物所副所長、月球與深空探測系列載荷指揮舒嶸說：“嫦娥五號的測距敏感器和三維敏感器功能上繼承了嫦娥三號、四號的姿態(tài)控制（GNC）分系統(tǒng)特點(diǎn)，不但減輕了重量，進(jìn)一步提高了可靠性，還新增了測速功能。”

“我們在國際首次實(shí)現(xiàn)在軟著陸階段使用激光多普勒測速技術(shù)進(jìn)行三個(gè)方向速度測量，且只用了6kg重量。敏感器為什么要加激光測速功能呢？”嫦娥五號激光三維成像敏感器、激光測速敏感器主任設(shè)計(jì)師，上海技物所研究員徐衛(wèi)明說，“激光的波長更短，同樣的速度產(chǎn)生的多普勒頻率就更大，能夠提供更高的速度測量精度，激光測速會(huì)是將來的技術(shù)發(fā)展方向。對GNC系統(tǒng)來說，有足夠高精度的速度數(shù)據(jù)引入，控制落月的時(shí)候就可以更平穩(wěn)。”

據(jù)介紹，在距離月球20公里時(shí)，激光測距測速敏感器測距功能開啟，提前獲取了軌道下降段月表高度信息，測距各通道數(shù)據(jù)銜接完美。當(dāng)距離高度縮短降低到2.5公里，著陸器建立對月降落姿態(tài)時(shí)，激光測距測速敏感器測速功能開機(jī)，以0.1米/秒的精度開始測量著陸器的降落速度，提供給導(dǎo)航系統(tǒng)，保證著陸器以穩(wěn)定的速度平穩(wěn)降落到月球。

科研人員正在測試月球礦物光譜分析儀（中科院上海技物所供圖）

科學(xué)探測：嫦娥五號的特殊使命

如果說，敏感器是“嫦娥五號”落月的“避障雷達(dá)”，那么，月球礦物光譜分析儀就是帶著科學(xué)探測目標(biāo)飛往月球的“特殊乘客”。

月球礦物光譜分析儀是探測器有效載荷之一，對月球表面著陸采樣區(qū)進(jìn)行光譜探測和礦物組成分布分析。

12月2日5時(shí)06分，上海技物所研制科學(xué)載荷月球礦物光譜分析儀開機(jī)，并圓滿完成了對采樣區(qū)的光譜成像和紅外光譜探測任務(wù)，這些工作既可研究“挖土”區(qū)的物質(zhì)組成與分布，也有助于對”挖土”位置的土壤特性進(jìn)行精細(xì)分析與研究。

“相對于嫦娥三號、四號的同類載荷，嫦娥五號礦物光譜分析儀的光譜范圍進(jìn)一步拓展，覆蓋了羥基譜段，具備探測水化合物的能力。”嫦娥五號月球礦物光譜分析儀主任設(shè)計(jì)師、上海技物所研究員何志平說：“月球上水的賦存狀態(tài)信息很重要。正好我們儀器覆蓋了這個(gè)譜段，這樣就具備了判斷分析的能力。”

此外，嫦娥五號月球礦物光譜分析儀還新增了二維指向功能，集成了一個(gè)可以搖擺指向的光學(xué)反射鏡，能夠方便地選擇需要探測的目標(biāo)。

何志平解釋說：“原來我們的探測視角是固定的，現(xiàn)在增加可二維轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡后，就相當(dāng)于給儀器裝了個(gè)可靈活運(yùn)動(dòng)的‘脖子’，可以俯仰、左右兩維搖頭，如果看到了感興趣的目標(biāo)，就可以仔細(xì)觀測。”