12月2日22时，经过约19小时月面工作，探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样，并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。在这背后，中科院上海技物所研制的月球矿物光谱分析仪，以及激光测距测速敏感器和激光三维成像敏感器表现出色。
“两台激光敏感器相当于汽车的避障雷达，是嫦娥五号的‘开路先锋’，月球矿物光谱分析仪则是汽车上的乘客，不仅获得了采样区的光谱图像和红外信息，还采集到了月面原生态环境下的光谱数据。”上海技物所副所长、月球与深空探测系列载荷指挥舒嵘说。
“嫦娥五号开始执行任务的那一刻起，我们就得到了着陆器跟月球之间的距离信息。”舒嵘介绍，距离信息是一个核心参数，这对于嫦娥五号的自主控制来说是非常关键的。上海技物所的两台激光敏感器，实现了从远距离测量到20公里的降落距离测量，再到2.4公里的速度测量，最后到100米的避障悬停，实现了漂亮连贯的接力动作。
据介绍，在嫦娥三号和嫦娥四号时，已经实现了激光测距和激光三维成像，但嫦娥五号需要携带更多载荷，因此对激光器重量的要求比较苛刻。“对有继承性的仪器，我们主要做的是‘减重’和提高可靠性，与嫦娥三号和嫦娥四号同类产品相比，嫦娥五号的激光测距敏感器和三维成像敏感器减重30%，但却新增了激光测速的功能。”嫦娥五号激光测速敏感器/激光三维成像敏感器主任设计师、上海技物所研究员徐卫明说。
坑坑洼洼的月球表面有点像戈壁滩，嫦娥五号在降落过程中还需克服发动机的微震动，这些因素都会引起信号的衰减，给测速带来了不小的难题。上海技物所研制的激光测距测速敏感器不仅“不辱使命”，还实现了国际上第一次在地外行星软着陆时，使用激光多普勒测速技术进行三个正交方向的速度测量。“这一测速精度达到0.1米/秒，我们只用了6千克的重量资源就完成了三个方向的速度测量。也就是说，着陆器的速度即使发生了0.1米/秒的变化，测速敏感器也能把它分辨出来。测速精度越高，落月也就更稳。”
据介绍，嫦娥五号在悬停避障阶段，激光三维成像敏感器开机工作，成功获取激光点云图像，顺利完成障碍物识别，快速平移6米后安全着陆。
12月2日5时06分，上海技物所研制的月球矿物光谱分析仪顺利开机，对月球“挖土”区进行了光谱成像和红外光谱探测。
“嫦娥三号和嫦娥四号的月球车携带过红外成像光谱仪，其红外光谱探测范围到2.4微米，而嫦娥五号的月球矿物光谱分析仪，光谱范围拓展到了3.2微米，从而具备了探测水化合物的能力。”嫦娥五号月球矿物光谱分析仪主任设计师、上海技物所研究员何志平说，红外成像光谱仪不具备自主选择目标进行探测的能力，只能依靠月球车去调整姿态，而月球矿物光谱分析仪通过集成一个可转动摇摆的光学反射镜，如果看到感兴趣的目标，比如矿石，就可指向它，有针对性地进行探测。
何志平介绍，月球矿物光谱分析仪获得的科学数据还可以结合未来实验室对于月面样品的测试分析，对月球进行深入研究。“由于长期没有人类活动，嫦娥五号落月区的月面一直是原生态的，对采样前后的光谱和图像信息进行比较，这有利于月球演化的科学研究。”
（黄海华）
