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着陆|为登陆火星寻找导航“路标”

火星 技术 导航 研究 任务 登陆 探测器 着陆 天问一号 路标 青岛科技大学 邵巍

□青岛日报/观海新闻采访人员 王世锋
本报5月16日讯 5月15日清晨 ， 我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆在火星乌托邦平原南部预选着陆区 ， 首次在火星上留下了中国印迹 。
青岛科技大学自主导航与智能控制研究所副所长邵巍领衔的技术团队 ， 为“天问一号”探测器安全、精确着陆提供了技术护航 。 目前 ， 该团队正在进行小天体探测未知环境智能感知、自主组合导航技术研究 ， 为将来我国小行星和彗星探测提供理论和技术支持 。
5月16日 ， 星期天 ， 邵巍依然没有闲着 。 在学校自动化与电子工程学院楼实验室内指导学生完善数据模型 。
作为青岛科技大学自主导航与智能控制研究所副所长 ， 同时也是火星探测器精准着陆自主导航技术相关项目负责人 ， 自去年“天问一号”发射以来 ， 邵巍就密切关注探测器的动态消息 。 “从‘天问一号’发射 ， 到成功着陆 ， 经历了近300个日夜 ， 真是太不容易了！”他说 。
太空探测非一日之功 。 据邵巍介绍 ， 我国的火星探测任务立项于2016年 ， 但在立项之前就进行了方案论证和技术储备 。 2012年 ， 青科大与清华、北理工等10家单位共同承担了国家973计划项目“行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究” ， 用5年时间构建起了一套火星着陆全阶段自主导航与制导方案 ， 为火星探测计划实施奠定了理论基础 。
邵巍团队承担的是“行星表面特征提取跟踪与快速运动估计方法”子课题 ， 主要负责探测器着陆末端自主视觉导航技术的研究 。 “火星与地球距离遥远 ， 单向通讯时间约18分钟 。 ‘天问一号’在火星上的着陆时间是9分钟 ， 着陆过程还存在通讯黑障、大气环境复杂等问题 ， 这就决定了探测器在着陆阶段必须具有自主导航、控制和避障的能力 。 我们的工作就是找到探测器着陆过程自主导航的方法 ， 确保探测器能够自主、精准、安全着陆 。 ”邵巍说 。 在邵巍团队研究理论支撑下 ， 探测器利用光学相机获取火星表面图像 ， 精准提取陨石坑、陡坡、沟壑等星表特征作为导航路标 ， 自主分析星表特征与导航信息 ， 调整速度、姿态、位置等 ， 从而实现精准着陆 。 事实证明 ， 他们的方法与技术很成功 。
据介绍 ， 青岛科技大学自主导航与智能控制研究所成立于2003年 ， 是国内成立较早的研究深空探测自主导航的高校单位之一 ， 并承担了相关的国家课题 。 那时 ， 正在读研究生的邵巍就开始参与深空探测自主导航研究 。 他执着于该领域近20年 。
今年4月下旬举行的2021年中国航天大会上 ， 中国科学院院士叶培建透露中国小天体探测任务已经进入工程研制阶段 。 邵巍团队目前承担的国家重点研发项目子课题 ， 就跟我国小天体探测任务有关 。 “未来我国要进行小行星采样返回任务和彗星绕飞任务 ， 这些小天体具有暗弱、自旋、形状不规则等特性 ， 探测难度大 。 需要探测器对位置环境进行识别并智能感知 ， 需要探测器自主导航着陆 ， 我们要做的就是解决这些问题 。 ”邵巍表示 。
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