香港科學家參與天問一號探測火星任務:攻克工程學終極挑戰

2021年07月11日07:35

原標題:香港科學家參與天問一號探測火星任務:攻克工程學終極挑戰

人民日報圖
人民日報圖

日前,“時代精神耀香江”之百年中國科學家主題展及部分月壤在香港會展中心展出。展覽人流如潮,一票難求。能夠一睹月壤真容,讓來參展的香港市民十分激動;香港科學家參與國家航天事業發展的事蹟,更讓大家深感自豪。

“香港科技界有能力在國家太空探索及科研發展上擔當重要角色。”香港理工大學校長滕錦光說,為國家航天項目作出有意義的貢獻,既提升香港民眾對國家發展成就的自豪感,更是愛國主義的體現。

夢想啟蒙,自製相機激發創意

5月15日7時18分,我國首個火星探測器“天問一號”在火星烏托邦平原南部預選著陸區成功著陸。

這其中有香港科學家的貢獻。對香港理工大學工業及系統工程學系(精密工程)講座教授容啟亮和他的團隊來說,“天問一號”的成功著陸意義尤其特殊:搭載於火星探測系統上的儀器“落火狀態監視相機”(又稱“火星相機”)正是由他的團隊牽頭研發,用以監視火星車著陸後的初始化狀態及周邊環境。

“火星相機相當於探測器的‘眼睛’,很高興我們不負期望。”得知“天問一號”順利著陸火星,容啟亮難掩自豪與激動。從自製相機、到勇闖宇宙,他與攝影的不解緣分,早在年少時就埋下了種子……

上世紀50年代,容啟亮出生於一個普通的香港家庭。在玩具短缺的童年,容啟亮開動腦筋、大膽嚐試,自製出各類遊戲,常常與小夥伴玩得不亦樂乎。

踏入中學,思維活躍的容啟亮成為老師眼中的調皮學生。不多久,興趣廣泛的他就創立了攝影學會,併成為第一屆會長。然而,“玩相機”在當年實屬一件奢侈的事,普通中學生根本難以負擔。

沒有相機怎麼辦?容啟亮就去撿別人不要的破舊鏡頭和零件,回家自行組裝,“造一個箱子,找一塊玻璃,再安一盞燈,這就成了一台相機。”在黑白照片的年代,睡房床底便是他用來衝曬照片的臨時“暗房”。

“只要是感興趣的事,無論多困難,我都會堅持下去。”回顧往昔,容啟亮感慨,成長過程中的資源匱乏,正是激發自己創意的“啟蒙老師”;不輕言放棄的性格,更造就了他今日苦心鑽研的科學精神。

2013年,容啟亮率領其團隊研發的“相機指向系統”隨嫦娥三號在月球正面軟著陸,這是國家探月工程首次採用香港研發和製造的精密航天儀器;2019年,這款相機指向機構再次隨嫦娥四號升空,見證人類探測器首次月球背面軟著陸。

全力以赴,攻克工程學“終極挑戰”

“一項發明必須經過多重審批和試驗才會被國家選中,哪怕是很小的失誤、哪怕只錯一次,你就已經輸了。”2017年,容啟亮獲邀參與國家首個火星探索任務,他一方面深感榮幸,另一方面則抱著“戰戰兢兢”的心態,全力以赴。

雖已成功研製多款精密的航天儀器,但每次開啟新的航天項目,研發過程都要從頭做起,火星相機亦不例外。時間短、任務重,容啟亮直言自己幾乎每天都在協調解決各類技術問題,“試驗最緊張的時候,一天只能睡兩三個小時”。

容啟亮手持銀白色的“火星相機”樣機,向記者示範它的操作方法和運作原理:“我們為這款相機量身定製了一套全新的‘一體化熱流防護設計、測試及品質控制方案’,將民用零部件一步步提升至航天級別,每個步驟都經過嚴格把關及篩選,這是同類設計第一次應用在航天科技上。”

搭載於“天問一號”著陸器外層平台上的“火星相機”,體重輕巧,約390克,但外殼堅固、穩定性高,可在長時間的太空旅程中克服極端溫差、宇宙塵埃、輻射、機械振動等嚴峻考驗,並在著陸下降過程中承受相等於地球地心引力6200倍的衝擊震盪。

“看這裏,它有超廣角測量視野和影像變形控制功能,能持續監測火星環境和巡視器的操作狀態。”容啟亮戴上手套,小心地打開相機前蓋,逐一介紹著。

浩瀚宇宙、星辰點點,人類對太空的探索從未中斷。從神話到現實,“天問一號”旨在一次性實現對火星“環繞”“著陸”及“巡視探測”三大任務,是世界航天史上的首次嚐試。

多年航天探索路,所取得的成果令容啟亮十分振奮。他說,高效太空工具的設計和製造可謂工程學的“終極挑戰”,說明科學家既要腳踏實地,更要仰望星空,“感謝國家對香港科研充滿信心並委以重任!作為香港為數不多擁有航天任務實戰經驗的團隊之一,我們期待進一步發揮所長,為國家其他深空探索項目貢獻力量。”

2020年底,由容啟亮和他的科研團隊最新研發的“表取采樣執行裝置”,成功協助“嫦娥五號”從月球捧起一抔土,為國家探月工程帶回寶貴的月壤標本。這套執行裝置由超過400件工件組合而成,除近攝相機外,容啟亮亦牽頭設計了采樣器及封裝裝置等。

不斷求進,點亮國家深空探索之路

與火星的成功邂逅,揭開了我國行星探索的序幕。但登陸火星失敗率極高,著實是一項艱巨任務。

“火星表面的地形複雜,大氣層稀薄,且隨時可能出現沙塵暴,加上火星與地球通信有5至20分鐘的延遲,凡此種種均增加了登陸火星的難度。”在香港理工大學土地測量及地理資訊學系教授吳波看來,選擇一個安全又兼具科學價值的著陸點至關重要。

2017年至2020年期間,吳波應中國空間技術研究院邀請,率領團隊進行火星全球的分析與評估,研發創新的地形測量及地貌分析方法,協助選取火星著陸點。

憶及“天問一號”在最佳著陸橢圓中心點附近安全降落時的畫面,吳波深情感慨,“這次火星任務註定會載入史冊,作為這項龐大工程中的一顆小小‘螺絲釘’,我們不僅見證了歷史,更參與了歷史,這是多麼值得高興和驕傲的事呀!”

逐夢太空,不斷求進。在香港理工大學實驗室外的諸多展板上,展示著一系列太空科研的研究成果,一個個複雜而精密的項目,記錄著香港與內地科研工作者們同心協力,推動中國探測器一步步遠行,探索深空的奧秘。

“期望未來能有更多香港科學家參與‘探月’‘探火’等項目,如果有這樣的機會,我一定積極申請。”香港中文大學工程學院副院長黃錦輝對無垠宇宙充滿熱情和期待。

中國科學院院士、香港科技大學副校長葉玉如表示,我國在太空探索領域取得的成果來之不易,離不開一代代科學家的努力和堅持。她寄語香港科研工作者勇挑重擔,不負所托,更加積極和深入地參與國家創新科技發展。

滕錦光介紹,香港理工大學已於近日成立“深空探測研究中心”,未來將不遺餘力培養更多香港青年科研工作者,鼓勵他們不斷創新、勇敢追夢,成為點亮國家航天事業道路上的熠熠星光。

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽