如何抓住两器相拥瞬间？

▲ 2020年10月1日，国家航天局发布我国首次火星探测任务“天问一号”探测器飞行图像。（新华社发 国家航天局供图）

经历绕月之旅后，轨道器作为此次探月工程的短驳车，终将等来它的乘客，并实现我国首次月球轨道的交会对接。与载人航天弱撞击型周边式对接机构不同，嫦娥五号采用了抱爪式对接机构方案，从“太空之吻”变成“月轨相拥”。

由航天科研人员研制的红外及可见光双谱段监视相机，完美呈现了轨道器与上升器的“拥抱”过程。

2020年7月27日，我国首个火星探测器“天问一号”在飞离地球约120万公里处回望地球，并拍下了在茫茫宇宙中相互守望的地月合影照片，一时间刷爆网络，拍下这张刷屏照片的即为光学导航敏感器。

不同于探火任务中光学导航敏感器的副业发挥，此次嫦娥五号所搭载的双谱段监视相机是一款专业拍照神器，其主业就是记录轨道器与上升器的交会对接过程，以及轨道器与着陆器/上升器组合体分离、与支撑舱分离过程。与以往任务中所搭载的监视相机不同的是，这款相机集红外和可见光成像于一体，红外和可见光传感器经各自的光学镜头获取图像数据，根据遥控指令要求在六种拍摄模式中自由切换，实现红外和可见光分别或同时成像。

这就相当于给普通相机加了一个夜视仪，即使交会对接过程发生在月背，接受不到太阳光照，我们也可以通过红外相机记录下全过程。而在有光照的情况下，如果光照太强，可见光相机拍摄的照片也可能存在过曝的情况，影响观看效果。有了这款双谱段相机，就可确保全天时、全光照条件下记录交会对接过程，也可以让大众从红外镜头的视角看看太空。

为了给全国人民带来高清的视觉感受，本次搭载在轨道器上的相机，其可见光谱段分辨率达到2048×2048，红外谱段分辨率为640×480。并要在此基础上实现红外和可见光同时成像，数据量巨大，研制初期产品始终无法达到任务要求的帧频。后来，经过项目团队，尤其是软件设计师近两个月的攻关，数轮头脑风暴，最终通过优化软件架构和算法，提升软件运行效率，成功解决了该问题。(www.xing528.com)

清晰度和帧频都满足要求了，数据传输又成了大问题。就像一条单行道上要承载比平时多两倍的车流，要么会发生事故而停滞不前造成死机，要么就要经过漫长的等待让车辆逐次通行。要避免这种情况，就要从图像、视频压缩技术上下功夫。

团队经过多种尝试，对不同的工作模式，采取不同的压缩算法，利用帧间相关性，提高图像质量，最后将压缩后的数据下传至地面解压恢复。

海量的处理数据，除了给软件工程师带来了极大的难题，让元器件选用也颇费周章。宇航级器件可靠性高，但运行速度相对较低，无法满足数据处理的需求。

为此，设计师经综合考量，选用了工业级高性能8核处理器来提升数据处理速度，但这并不意味着对产品的可靠性要求就会降低。除了传统的第三方机构筛选，还专门制定了《低等级元器件质保方案》，开展了抗总剂量辐照、热环境、力学环境、静电放电等专项试验。通过试验结果来证明可靠性设计是合理有效的。

通过算法攻关及工业级器件的选用，不仅有效控制了研制成本，也给“寸土寸金”的轨道器留出了更多有效载荷的空间，团队探索了一条引民用技术为航天产品所用的技术途径，同时也为时下热门的商业航天和传统航天产品降本增效提供了思路。