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科学助力“天问” 探梦苍穹


科学助力“天问” 探梦苍穹
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【科学助力“天问” 探梦苍穹】
理大研发的“落火状态监视相机”（“火星相机”）模型 。图片来源：香港理工大学
7月23日12时41分 ， 中国首个火星探测器“天问一号”在海南文昌航天发射场升空 ， 开启火星探测之旅 ， 迈出了我国自主开展行星探测的第一步 。
据香港中联办网站消息 ， “天问一号”探测器上的关键设备“落火状态监视相机”（俗称“火星相机”）由香港理工大学工业及系统工程学系副主任容启亮教授带领的团队研发 。 “火星相机”的成功 ， 证明香港科研已具备世界级的创造力 ， 大大提升了香港在国际科技界的声誉和形象 。
小巧机身坚固耐用
“天问一号”火星探测系统由环绕器、着陆器和巡视器组成 ， 目标是一次性完成“绕、落、巡”三项任务 ， 即顺利登陆火星并同时进行轨道和地面探测 ， 同时获取有关火星的科学勘探数据 ， 是世界航天史上首次尝试“一箭三雕”的探索任务 。
在探测器着陆和地面探测任务中 ， “火星相机”将搭载于着陆器外层平台上 ， 用于监视着陆情况、火星的周遭环境以及降落火星后巡视器的操作状态 ， 包括太阳翼及天线的打开状况等 。 对于这些信息的准确掌控是保证巡视器顺利着陆并完成火星表面巡视任务的关键 。
“为了拍摄超广阔的图像及影片作科学研究之用 ， ‘火星相机’必须具备广角拍摄及可控的影像变形 ， 同时要在有限的重量内能抵受极大的冲击力 。 ”容启亮教授介绍 ， 在长时间的太空旅程中 ， 相机须克服极端温差、辐射、机械振动等挑战 ， 最后仍要保持极高的稳定性十分不易 。
为确保“火星相机”的可靠性和耐用性 ， 容启亮教授与理大团队研发出一套创新的“一体化的热流防护设计、测试及质量控制方案” 。 据介绍 ， 全新设计的“火星相机”机身轻巧、外壳坚固 ， 实际重量只有约390克 ， 而且具有广阔测量视野和超高的稳定性 。
具体而言 ， 这个轻巧的“火星相机”能在火星极低温下正常运作 ， 并且可以抵御穿梭地球与火星长期出现的约150摄氏度的极端温差 ， 同时也能承受相当于地球地心引力6200倍的冲击震荡 。 此外 ， “火星相机”还具备广阔测量视野 ， 水平视野范围和垂直视野范围分别达到120度 ， 图像成像变形的程度也显著减低 ， 完全满足火星地面科学勘探的要求标准 。
登月之后再度“探火”
近年来 ， 理大充分发挥人才优势与国际太空任务实战经验 ， 积极参与不同的太空探索项目 ， 研制先进的太空仪器 ， 包括为欧洲太空总署2003年火星快车任务研发“岩芯取样器” ， 并为2011年的中俄联合探索火星任务研发“行星表土准备系统” 。
2013年 ， 容启亮教授及团队开发的“相机指向系统”在“嫦娥三号”升空时首次获国家采用 ， 是首个由香港制造及开发、获国家采用参与探月计划的太空科学仪器 。 在2019年“嫦娥四号”的月背探测任务中 ， “相机指向系统”在探测器着陆后按计划顺利运作 ， 其各项功能通过严酷的环境考验 ， 圆满完成了探月勘测任务 。
容启亮教授团队在精密太空仪器方面可谓经验丰富 ， 本次“火星相机”研发过程仍遇到不少挑战 ， 但在多方共同努力下 ， 理大团队仅用时3年便成功研制“火星相机” ， 并通过多项相关太空验证 ， 成功运用到国家首次火星探测任务 。
香港理工大学校长滕锦光表示 ， 非常荣幸能参与国家历史性的火星探测任务并作出贡献 。 理大作为香港唯一拥有航天任务实战经验的高等院校 ， 将进一步发挥专长为国家其他深空探索项目作出贡献 。
融入国家发展大局
参与国家重大科研计划 ， 香港科研发展有了更加广阔的用武之地 ， 科技水平持续提升 。 在“一国两制”之下 ， 香港科技界正充分发挥技术优势 ， 积极主动地融入到国家科技发展大局之中 。


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