“我们衷心祝愿‘天问一号’任务取得圆满成功 ， 让世界对这个‘红色星球’有更多了解 。 ”香港理工大学（简称“港理大”）校长滕锦光教授透露 ， 最近 ， 港理大已成立“深空探测研究中心” ， 聚集地质学、土木工程、物理学等不同领域的专家 ， 在航天科技的不同方向展开深入研究 。
日前 ， 我国首个火星探测任务“天问一号”探测器成功着陆火星 ， 中国迈出了星际探测征程重要一步 。 5月21日 ， 作为国家首个火星探测任务重要参与者的港理大 ， 举行新闻发布会介绍火星探测任务情况 。
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港理大新闻发布会 。 本文图片均为香港理工大学提供
澎湃新闻（www.thepaper.cn）从港理大方面获悉 ， 港理大有两支跨学科研究团队参与当中 。 其一为土地测量及地理资讯学系吴波教授的团队 ， 其研发创新的地形测量及地貌分析方法 ， 协助选取火星着陆点；其二为工业及系统工程学系副主任容启亮教授的团队 ， 其研发出精密的太空仪器“落火状态监视相机”（“火星相机”） ， 拍摄火星的周围环境及火星车的状况 。
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左为吴波教授 ， 右为容启亮教授 。
火星着陆区测量和评估：一个半月内分析67万个陨石坑
港理大介绍 ， 登陆火星是一项极具挑战性的任务 。 火星表面的地形复杂 ， 大气层稀薄 ， 而火星表面随时可能出现的沙尘暴 ， 加上火星与地球通讯有约5至20分钟的延迟 ， 凡此种种增加了探测器登陆火星的难度 。 因此 ， 选择一个安全而具有科学价值的着陆点至关重要 。
2017至2020年期间 ， 吴波应中国空间技术研究院的邀请 ， 率领团队进行火星全球的分析和评估 ， 筛选出三个候选着陆区 ， 分别位于亚马逊平原、克里斯平原和乌托邦平原 。 这些候选着陆区均处于火星纬度5°-30°N范围 ， 太阳日照充足 ， 有助太阳能电池板供电 ， 温度适中；且位处低海拔 ， 可以延长探测器降落时减速的时间；地形平坦 ， 有利探测器安全着陆 。
港理大团队进一步对候选着陆区进行了详细的地形及地貌特征分析 ， 包括其海拔、坡度、岩石密度、撞击坑密度 ， 以及该区域的地质历史 。 综合研究结果 ， 火星北半球最大的撞击盆地乌托邦平原南部区域获选为“天问一号”的目标着陆区 。 乌托邦平原的某些特征 ， 如其表面上广泛存在的沉积物 ， 显示这个区域地下可能存在水冰 ， 因此其科学意义重大 ， 有助找出火星是否曾有生命的线索 ， 了解火星的演化历史 。
澎湃新闻从港理大方面了解到 ， “天问一号”自2021年2月10日进入环火轨道后 ， 已收集并传回大量覆盖目标着陆区的亚米级高分辨率图像回地球 。 这次任务的目标着陆区面积达70公里x180公里 ， 即比整个香港的面积大11倍 。 吴波及其团队利用自行研发的“三维集成测量模型” ， 将“天问一号”传回的高分辨率图像 ， 制成高精确度、高分辨率的三维数码地形模型 ， 以详细分析地形特征 ， 识别可能影响着陆安全的大型斜坡 。
为了帮助“天问一号”在火星上安全着陆和巡视 ， 吴波及其团队亦研发出“基于人工智能的撞击坑、石块提取方法” ， 在短时间内从高分辨率的图像上自动提取撞击坑和石块等地貌特征 ， 以作更精确的分析 。
“我们利用这项人工智能技术 ， 在一个半月内分析了分布在目标着陆区内的67万个陨石坑、逾200多万块岩石 ， 和数百个火山锥 ， 效率超卓 ， 准确率达到了85% 。 ”吴波说道 。
最终 ， 团队根据地形和地貌的详细测量结果 ， 成功搜索出数个可能的着陆点 ， 供“天问一号”任务的管理团队作最终抉择 。
“‘天问一号’火星探测任务是一个庞大的工程 ， 是成千上万人的努力成果 ， 我们只是当中的一颗‘螺丝钉’ 。 ”吴波说 ， 过去几个月 ， 团队每一位成员为这个项目全力以赴 ， 日以继夜工作 ， 精益求精 ， 没有因为时间紧迫而对准确度和工作中的细节让步 ， 最终大家在限时内完成任务 。
“火星相机”：从地球前往火星长途跋涉 ， 保持完好
至于被喻为火星探测器“眼睛”的“火星相机” ， 港理大介绍 ， 其搭载于着陆器外层平台上 ， 以监视着陆情况、火星的周遭环境 ， 以及降落火星后巡视器“祝融”的操作状态 ， 包括太阳翼的打开及天线的状况 。 这些资讯对掌握巡视器能否在火星表面成功巡视至关重要 。
澎湃新闻了解到 ， 作为“火星相机”研发背后主导者的容启亮 ， 具有丰富的精密太空仪器研发经验 ， 团队在不到三年内 ， 成功研制并交付了火星相机 ， 并通过多项相关的太空验证 。
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“落火状态监视相机”（火星相机） 。
“火星相机”重量轻巧 ， 约390克 ， 然而外壳十分坚固 ， 以抵受穿梭地球与火星超过九个月的旅程期间出现约150摄氏度的极端温差 ， 及后须能在火星表面极低温的环境下运作 ， 并要承受相等于地球地心吸力6200倍的冲击 。 此外 ， “火星相机”须具备广阔测量视野（水平视野范围达到120度 ， 对角线视野范围达到170度） ， 同时显著减低图像变形的程度 。
容启亮解释 ， 为了拍摄超广阔的图像及影片作科学研究之用 ， 火星相机须轻巧并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 。 此外 ， 相机须在长时间的太空旅程中克服极端温差、辐射、机械振动等挑战 ， 最后仍保持十分高的稳定性 。
当得知“天问一号”成功着陆火星时 ， 容启亮如释重负 ， 因为“火星相机”能在地球前往火星的长途旅程中保持完好实属不易 。 “期待‘火星相机’拍摄到火星的壮丽景色以及火星车打开及运行的情况 。 ”他说道 。
【团队|港理大成立“深空探测研究中心”，助力国家航天科技发展】(本文来自澎湃新闻 ， 更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)
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