「本文来源：新民晚报新民网」
对“祝融号”火星车支持数月后，我国的“天问一号”火星探测器改变了轨道，开始对火星进行遥感勘测工作。
航天科技集团八院（上海航天技术研究院）控制所自主研制的红外导航敏感器将助力天问一号在环火轨道进行深空“自动驾驶”。
双料“广角镜”
在天问一号飞向火星的过程中，环绕器GNC自带一双“火眼金睛”，在火星图像从遥远的点目标逐步变为近距离的面目标的过程中，探测器靠“长焦镜头”——光学导航敏感器远距离敏感火星进行自主导航，而同时安装了短焦可见光镜头和红外镜头的红外导航敏感器则是一面“广角镜”，可以在环火轨道上实现对火星的近距离成像、测量。
“按照国际惯例，通常飞行器在近轨道时，会利用宽视场相机来获取目标天体图像，然后提取目标天体的边缘信息，进一步拟合提取天体质心坐标，解算并输出目标天体相对探测器的位置信息，这些位置信息可以帮助飞控团队更直观地确认飞行器的飞行轨道和姿态。”八院控制所光学导航专家郑循江介绍道，“准确地获取火星的边缘信息是天问一号实现自主导航的重要前提。”
八院控制所国际上首次将红外导航技术应用于火星环绕期间的自主轨道确定。由红外相机提供相对清晰的边缘信息，可见光利用自身高分辨率的优势对边缘信息进行细分得到更为精确的边缘，弥补了单可见光成像边界弥散不清晰的问题，提高了整机的测量精度。另一方面，红外相机也可在探测器进入火星阴影区时进行扩展探测。
寻找“最佳平衡”
研制初期，在进行红外探测谱段选择及目标特性分析论证时，因缺少相应的数据，给产品方案设计带来了极大的困难。
上海航天组织了专项攻关团队，历经4个多月，反复论证审查。团队搜集了现有的关于火星的所有资料，从火星大气特性入手，建立了火星表面能量反射模型及辐射模型，进行了红外探测各波段能量计算，明确了探测谱段，最终确定了红外导航敏感器核心部件红外探测器的选型，并同步设计了专项测试验证设备，对分析结果验证。
天问一号的环火轨道为大椭圆轨道，近火点约千米，远火点约1.07万千米。在近火点时，火星轨道高度变化速度快，对单机的边缘提取和拟合算法提出了较高的要求，算法速度跟不上容易丢失目标，而速度快的算法精度又很难满足要求。“这看似是一个‘鱼与熊掌不可兼得’的问题。”算法工程师姜丽辉介绍说，在做了大量地面仿真验证试验的基础上，研制人员最终实现完美平衡，兼顾了测量精度和解算速度需求。
在前期环绕器进行环火科学探测及着陆勘察的时间里，红外导航敏感器已成功获取了阴影区火星红外图像，进行了长波红外对超低温目标探测能力等多项技术验证。科学考察阶段，这双“火眼金睛”将继续一展拳脚，为我国后续深空探测任务的开展打下坚实基础。
本报记者叶薇通讯员陈葆娟
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