7月27日,中国航天科技集团公司研制的田文一号火星探测器上的光学导航传感器在距地球120万公里的地方拍摄了一张照片,并告别了地球和月球的家园。田文1号使用光学导航传感器对地球和月球成像,并获得了清晰的月球照片。在这张黑白照片中,地球和月亮,一大一小,都是新月形的,在广阔的宇宙中相互伴随。
探测器在太空中,就像一艘在茫茫大海上航行的船。不同的是,离开地球后没有卫星导航系统。与传统的无线电导航不同,光学自主导航可以通过图像目标识别和特征提取获得位置和速度等导航信息。这也是支持中国未来进一步发展到宇宙更广阔空间的重要技术之一。
在基于地面无线电导航的精确定位基础上,中国航天科技集团第八研究所的研究团队为探测器配备了光学导航传感器,并在工程上验证了与深空探测相关的光学导航方法。该光学导航传感器安装在探测器上,可以在接近火星的过程中对火星进行成像,利用火星图像计算火星的质心位置和视半径,并结合估计算法获得探测器相对于火星的实时位置和速度信息。地球和月球的成像是通过光学导航传感器的自曝光拍摄完成的。
“光学导航传感器就像探测器的‘眼睛’。”第八医院控制研究所的光学导航专家做了一个类比。“有了这些明亮的‘眼睛’,探测器将拥有自主性,可以自己飞到目的地。”
在探测器靠近火星飞行的过程中,第八研究院的研究团队将带远摄镜头的导航传感器视为一只“千里眼”,它能识别最远距离为1000万公里的火星,还能自主适应从点目标到面目标、从弱目标到强目标的火星图像提取,这样即使没有外部导航信息,它也能在深空飞行中找到自己的前进方向。有了明亮的“眼睛”,天问一号可以看火星,然后踩下“刹车”。这种光学自主导航技术也将为中国后续的深空探测任务奠定坚实的基础。