身量小、动作灵、打得准，月地高速再入返回飞行器以一组“完美”的地月合影惊呆了世人，功成身退后，它还完成了人类历史上第一幅来自地月L2点的摄影作品，激发了人们对深空探测的热情和兴趣。

嫦娥孤栖与谁邻”，自古文人骚客，写到月球，绝大多数都带着些许离愁别绪，月球也渐渐在人们的心目中留下了清冷、孤独的形象。2014 年 10 月 28 日，一组“完美”的地月合影让国人眼前一亮，画面中地球与月球遥相呼应、构图精巧、视角独特，堪称天文爱好者和摄影爱好者的“饕餮盛宴”。这组“最美”地月合影的精心策划与拍摄均来自月地高速再入返回飞行器工程参数测量分系统。

“小飞侠”潇洒太空

提起地月之间的太空旅行，就不得不先说说月地高速再入返回飞行器。月地高速再入返回飞行器由服务舱和返回器组成，服务舱相当于返回器的飞船，驰骋在地月之间，返回器则相当于跳伞表演者，完成在地球表面的精准降落。

以前，彰显国力拼的是大，比如辉煌的宫殿；现在，国力的体现在于精和细，比如微小的芯片，比如精巧的返回器。从外观上看，返回器站似一口钟，半人多高，总重不及一头成年水牛。它外表洁白干练，看不出张牙舞爪的高科技，这样才更让人佩服，因为，武林高手往往都是深沉内敛、深藏不露的。我们来简单概括一下返回器的过人之处。

月地高速再入返回飞行器模拟图

身量小。体积重量有限，功能水平不减，返回器上的黑匣子从 10 千克减重到 1 千克，应答机重量基本全部减半，降落伞不过几十平方米，轻小型化技术为我国航天器今后发展摸索出了全新道路。

动作灵。高速再入返回中，它学会了一招“跳跃式”，不同于以往“大鹏展翅”的常用着陆方式，返回器在每秒11.2千米降落时速的考验下，可以使出“鹞子翻身”的绝招，在俯冲中再来个爬升，然后平安落地，“小飞侠”般的身手让你看得眼花缭乱。

打得准。之前的返回动作，从一两千千米外开始，这次返回之路，从六七千千米外开始，相当于罚点球得分和从禁区弧外远射得分的差距，控制之精准可见一斑。

下面，要说说月地高速再入返回飞行器服务舱。相比返回器而言，服务舱来头不小，它的师父便是嫦娥一号卫星，这颗卫星的研制突破了一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术，使我国跨入为数不多的具有深空探测能力国家的行列，如果嫦娥一号卫星是我国深空探测卫星的“祖师爷”，那服务舱则是适应性修改而来的继承型号。

师父厉害，徒弟自然一身本领，服务舱青出于蓝的地方是搭载了几件新产品，其中便包括工程参数测量分系统的监视相机、技术试验相机、双分辨率相机以及照明灯等设备，正是这些新装备，使服务舱成为一个专业、靠谱的“太空摄影师”。

它们的旅行行程是这样的，服务舱背着返回器从地球出发飞往月球，到达月球后掉头回来，接近地球时，服务舱与返回器分离，返回器精准着陆，带着自己的旅行日记回家了，而服务舱则留在太空继续着自己的摄影师生涯。

返回器再入效果图

太空摄影师处处留“影”

“工欲善其事，必先利其器”，前面提到了“最美”地月合影，就不得不说下分系统种类繁多的相机。

技术试验相机实物图

双分辨率相机实物图

服务舱共配备了分离监视相机 A、分离监视相机 B、太阳翼监视相机、技术试验相机和双分辨率相机 5 台相机。其中，技术试验相机只有两个火柴盒大小，这对于航天器上的相机而言，可以说是轻身减重技术的集大成者，无论从拍摄图像的色彩、分辨率或者像面尺寸，都是以前诸多卫星所携带的小相机所无法比拟的。

而双分辨率相机则能够在同一时刻、同一位置拍摄出两张不同分辨率的照片，按一次快门得到一张全景图和一张特写图。在返回器上，分系统还配备了由热敏电阻、热电偶等元器件组成的器内环境监测探头，用于全过程记录返回器再入返回段的自身感受，包括剧烈颠簸与冷暖。

这些种类繁多的设备，最终构成了深空探测领域全新的工程参数测量分系统，“图文并茂”地记录着月地高速再入返回飞行器的地月太空漫步。

当然，拍摄地月合影绝非想象的那么简单，系统团队经历了两年的刻苦攻关，才具有了指挥这位“太空摄影师”的能力。设计师们不仅仅是工程师，他们还要兼职摄影师和编剧，完成一次完美的太空表演，拿到心满意足的太空摄影作品。

早在 2012 年，工程参数团队便已经对历史上各个深空探测器所拍摄的天文图片和相关资料进行了收集整理，反复计算，选定了最佳拍照角度和拍照时间。随着飞行器研制任务的开展，拍摄策略和相机配置也在不断迭代、优化和仿真确认，正是这些烦琐的工作，才成就了日后的惊世一瞥。

工程参数测量分系统为我们“摄影师”的太空漫游提供了保障和支持。如果说正式任务中工程参数测量分系统初出茅庐，那接下来的拓展任务中，则是分系统大放异彩的时刻。

八连拍观测“斗转星移”

完成了既定任务后，服务舱便开始了“退休返聘”的工作阶段。

送返回器回家后，服务舱又在太空中飞行了近一个月，于 2014 年 11 月 27 日进入L2 点环绕轨道，飞行了约 3 圈后进行了地月 L2 点逃逸机动，开始了它的第二段月球之旅。在整个地月 L2 点环绕期间，工程参数测量分系统安排了 8 次拍摄任务，将服务舱的地月 L2 点之旅动态地呈现给我们。

这 8 次拍摄任务连在一起是个“8 连拍”，它完整地展示了地月 L2 点环绕轨道的相对运动变化规律。

要拍好照片，姿势很重要。在 8 幅图片中，镜头里，地球北极均是严格向上的，只有这样，才能保证画面中月球和地球关系的正确性，每次拍摄前后，服务舱都需要进行精确的调姿，拍摄时的姿态稳定度更是达到了千分之一度 / 秒的量级。

其次需要考虑的自然是摄影师们最关注的光照情况，为了保证画面中亮度合适、细节清晰，相机拍照曝光时间既不能太短，也不能太长，太短拍出来的图片黑乎乎一片，太长则有可能因为曝光过度，细节无法分辨。与此同时，月球绕地球公转所带来的阴晴圆缺也会对曝光计算造成极大影响，研究团队在每次拍摄之前都根据上一次拍摄效果反复推敲，通过精确的分析计算，得到的拍照时间都精确到 0.1 毫秒。

那么，这 8 张照片到底如何呢？单单从某一张照片来说，可能都不怎么惊艳，可要连起来播放，便能给观看者展现出地月 L2 点环绕轨道的全貌。想象一下，当观看者成为飞行器的驾驶员，以第一视角观看地月之间的物换星移、阴晴圆缺，就能理解这一系列照片所展示的效果。

这位退休的太空“摄影师”通过一幅幅超出人们想象的星际图片，使人们认为遥不可及的航天任务更接地气，进一步激发了人们对深空探测的热情和兴趣。

本文摘编自北京市科学技术奖励工作办公室编《创新在闪光》（ 责编：徐烁） 之顾征、邹昕、陈丽平、王彤、薛博 北京空间飞行器总体设计部撰写《地与月的亲密合影》。

（本期编辑：安静）

创新在闪光

北京市科学技术奖励工作办公室  编

北京：科学出版社  2017.02

ISBN 978-7-03-051674-9

科技奖励是科技工作的重要组成部分，是科技创新历程的见证，北京作为全国科技创新中心，始终致力于营造良好的创新氛围，激励、引领科研人员在浓厚的创新氛围里迸发激情、施展才华。2016 年北京市科学技术奖获奖成果就集中展示了北京科技创新的水平与特色，体现了在全国科技创新中心建设过程中的支撑引领、示范带动和辐射功能，获奖成果还体现了我市科技奖励政策在服务国家创新战略、支撑首都经济社会发展中发挥的激励和导向作用。为了让公众更好地了解这些科研成果，感受科技的进步，介绍获奖成果的科普文章第五次吹响了“集结号”，没有生涩的术语，没有高不可攀的理论，经过科普化的编辑再创作，这些获奖成果脱下了“学术论文”的外衣，来到了普通老百姓的眼前，不需要大动脑筋即可看懂。

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