上图为2020年7月27日，天问一号探测器在飞离地球约120万公里处，利用光学导航敏感器拍摄的黑白地月合影。图片中，大的新月状球体为地球，小的新月状球体为月球。中国国家航天局供图
7月27日，中国航天科技集团研制的天问一号火星探测器上的光学导航敏感器在离地球120万公里处拍摄，同时向地月家园说再见。天问一号利用光学导航敏感器对地球、月球成像，获取了清晰地月合影。在这幅黑白合影图像中，地球与月球一大一小，均呈新月状，在茫茫宇宙中相互陪伴。
探测器在太空中，就像轮船航行在茫茫大海上，不同的是飞离地球后没有卫星导航系统指引。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，完成位置、速度等导航信息的获取。这也是支撑我国未来进一步走向宇宙更远空间的重要技术之一。
在基于地面无线电导航实现精确定位的基础上，中国航天科技集团八院研制团队给探测器配备了光学导航敏感器，并对深空探测相关光学导航方法进行工程验证。这个光学导航敏感器安装在探测器上，可以在飞近火星的过程中通过对火星成像，利用火星图像计算火星的形心位置和视半径大小，结合估计算法获取探测器相对于火星的实时位置和速度信息。此次地月成像即由光学导航敏感器自主曝光拍摄完成。
“光学导航敏感器就好比探测器的‘眼睛’。”八院控制所光学导航专家打了个比方，“有了这双明亮的‘眼睛’，探测器也就有了自主能力，可以自己看着飞向目的地。”
探测器在飞近火星的过程，八院研制团队将装有长焦镜头的导航敏感器当作一只“千里眼”，最远可以在1000万公里的距离识别火星，还能自主适应火星从点目标到面目标、从弱目标到强目标的火星图像提取，从而实现即使没有外部导航信息，也能够在深空飞行中自主找到前进的道路。有了明亮的“眼睛”，“天问一号”就可以看着火星再踩下“刹车”。这种光学自主导航技术也将为我国后续深空探测任务的开展打下坚实基础。
余建斌
