嫦娥五号升空背后的“西安交大力量”

日前，我国自主研发建造的“嫦娥五号”探测器搭载“长征五号”运载火箭成功发射，这标志着我国嫦娥探月工程“绕、落、回”三步走战略目标的圆满成功。

嫦娥探月工程自2004年正式立项启动以来，历经16年终于赢得了收官之战，其背后是成百上千家科研单位和数以万计的航天科技工作者的辛苦付出，西安交大科研人员也为这项伟大的事业贡献了一份力量。“嫦娥五号”直接影响自主采样任务成败的表取采样视觉信息处理系统，正是由西安交大人工智能学院郑南宁院士指导下的视觉信息处理与应用国家工程实验室空间视觉团队完成，项目负责人是王飞教授。

空间视觉团队是一支由青年教授、视觉信息处理领域专家和具有丰富航天产品研制经验的中青年工程师组成的集科研能力、生产能力和管理能力为一体的专业化团队。该团队成立于2007年，在我国载人航天工程、探月工程、空间机器人等多个领域都承担着重要的任务。

此次承担月表采样任务的组合体为着陆器和上升器的组合体，由着陆器搭载着上升器降落在月球正面的吕姆克山脉附近，并由着陆器身上安装的“岩心钻探机”和“机械臂”等多样化采样工具完成月岩和月壤的自动采样，而后送至上升器的器具中封装保存。采样的视觉信息处理系统直接关系到采样任务的成败，西安交大团队负责这一重要环节——通过表取采样视觉信息处理系统引导机械臂进行自主采样并确保效率和精确度，还要将采样过程中的图像压缩传送回来，供地面工作人员进行精准研究和分析。

与地球相似，月球也进行自转运动，也像地球一样有白天和黑夜之分。不过，由于月球自转一周的时间等于一个恒星月（27天7小时43分11.47秒），月球上一天的时间大约相当于地球的1个月。一个白天的时间大约相当于地球的14天，黑夜的时间大约也相当于地球的14天。项目总体负责人王飞表示，在实际采样抓取过程中，必须让机械臂满足视觉闭环各项指标要求，视觉自主引导，确保采样工具成功抓取并完成封装动作。月昼状态下，光照强度远超地球，而且月球表面地形复杂，团队必须反复模拟和测试各种工况下视觉信息处理系统的处理结果是否满足需求，一般一个实验需要持续1到2个月。

“我们购买了20万个直径约5mm左右的彩色小球，模拟复杂环境，测试图像压缩算法，确保在各类场景下图像压缩算法满足指标要求。”软件负责人张秋光说,同时，打印多张大幅面的复杂图案进行测试，通过不同距离和姿态下误差分析，完成三维位姿精度测试和目标识别率测试。

做这些实验的时候，最难的并不是实验耗时长、实验条件复杂，最难的是只要一个数据或者算法出现了偏差，哪怕是概率极低的情况，也会导致软件“归零”，但团队成员普遍表示，在按照航天质量要求完成“归零”既是一项艰巨的任务也是一个团队成长的助推器，他们没有丝毫退缩。

在各种严苛的技术指标要求下，该团队发扬西迁精神，一路披荆斩棘，经过无数次的试验与验证，终于圆满完成了任务。

对于这支平均年龄在35岁左右的团队而言，整个研究过程更像是一堂“成长课”。王飞说：“那段时间，通宵做项目已是家常便饭。最忙的时候，连续一周时间，不分白天黑夜，团队以15分钟为单位制定工作计划，严卡每一步工作成效，并确保达标。面对这种压力，大家的状态都是‘拼了’。”

“近70岁的郑南宁院士和我们一起攻坚克难，我们哪还好意思不努力！”提起那段经历，软件开发与测试人员李园园、罗勇强、裴广利、何峰眼里闪着光。

项目质量负责人王一唯说：“经历过这项工作的锤炼，团队成员都成长了，每个人都比此前更为严苛地对待自己承担的任务和环节。”

每一道难题的解决，每一个数据的获取，每一次测试的结果，既挑战着团队成员的体能和抗压极限，也让他们在那个过程中不断超越自我。项目算法负责人杨海伟说：“自从参与到国家航天项目相关研究中，我对‘奉献’这个词有了更加深刻的认识和感受。”

2020年中国航天大会上，探月工程副总设计师于登云首次透露，我国正在进一步拓展探月工程项目，预计在2030年将正式建立无人月球科研站，这项任务将由“嫦娥”系列的6-8号来完成，这意味着我国探月工程以及航天技术领域将实现再次超越和领跑。目前西安交大已开始承担嫦娥六号的相关研制任务，在我国未来的航天事业中，西安交大人将发挥更大、更重要的作用。（中国教育报—中国教育新闻网记者 冯丽 通讯员 车孟莹 李莉）

作者：冯丽 车孟莹 李莉