香港科学家容启亮:登月之路有多长?

日期:2020-05-03编辑作者:仪器仪表

1995年,容启亮获俄罗斯邀请为和平号空间站研制供航天员作精密焊接之用的“太空钳”;2003年欧洲的火星快车任务,他获邀开发“岩芯取样器”;他为2011年中俄合作的探测火星任务设计和研发“行星表土准备系统”。

此外,理大科研团队也将继续参与未来嫦娥五号登月任务和内地首次探索火星任务。

容启亮在少年时期对摄影产生浓厚兴趣,更在其就读的中学创立了摄影学会,成为第一届会长。然而,当时相机属于奢侈品,并非一个普通中学生能负担得起。

香港理工大学介绍,“相机指向系统”重2.8千克,长85厘米,宽27厘米,深16厘米,安装在嫦娥四号着陆器的顶端,能够垂直移动120度,左右旋转350度。主要协助拍摄月球图像,以及帮助控制中心指挥月球车的活动。

新华社记者张雅诗“看见探测器在月球成功着陆,兴奋了一阵,等到晚上才知道它能转动,这才放下心头大石。”香港科学家容启亮口中的“它”,就是由他牵头研发、在1月3日随嫦娥四号历史性登陆月球背面的“相机指向系统”。

据香港理工大学介绍,为实现全球首次以在月球背面着陆为目标的航天任务,选取具有科学价值而又安全的着陆点至关重要。理大土地测量及地理信息学系副教授吴波博士自2016年3月起便率领团队为“嫦娥四号着陆区——地形及地貌特征及分析”进行研究。

“当时只有六七岁,没有什么资源,也没有玩具,在街上找些弹珠来玩,但一定要在凹凸不平的沟渠盖上打弹珠,这才刺激。”容启亮说,他小时候特别顽皮,而且勇于尝试。

吴波及其团队 图自香港理工大学网站

容启亮十分重视他的研发品能否发挥作用,他形容航天工程及其应用为“终极挑战”。“如果弹不上来怎么办?所以不能出错,每一个程序,只要有一丁点错误就操作不了。”他说,如果“相机指向系统”不转动,360度环拍的全景图就没有了。

该团队获中国空间技术研究院资助,从不同的数据源搜集了大量的月球遥感数据,为两个候选着陆区创建了高精确度和高解像度的地形模型,其中一个着陆区正是现在嫦娥四号的登陆地点,即位处月球背面南极——艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑。

“终极挑战”——研发精密航天仪器

香港理工大学参与探月工程嫦娥四号任务的科研人员合影 图自新华社

中国空间技术研究院大约10年前到访理大,为“相机指向系统”的研发揭开序幕。容启亮回忆说,当时该院的副院长向理大团队提出了设计和研发这件航天仪器的技术要求。“他们没有很仔细说要什么仪器或功能,就由你去设计和研发,由你告诉他们这件仪器是可行的。”

容启亮 图自新华社

2013年,“相机指向系统”随嫦娥三号在月球正面软着陆。这是国家探月工程首次采用香港研发和制造的精密航天仪器,它能协助拍摄月球图像和帮助控制中心指挥月球车的活动。

据新华社报道,香港理工大学1月14日向媒体介绍,该校是唯一一所参与探月工程嫦娥四号任务的香港院校,研发了随嫦娥四号落月的“相机指向系统”,还为其候选着陆区创建了地形模型。

香港理大工业及系统工程学系讲座教授兼副系主任的容启亮在记者会上。新华社记者吴晓初摄

1月3日,嫦娥四号成功登陆月球背面,实现人类探测器首次月背软着陆,开创航天历史先河。“嫦娥”探月的背后,是无数科研人员夜以继日的奋斗。其中,也包括两个来自香港理工大学的科研团队。

童年想法满天飞

理大工业及系统工程学系讲座教授兼副系主任容启亮教授也带领团队协助五院共同为嫦娥四号开发了“相机指向系统”。

位于香港理大校园内的“创新馆”专门辟出一个展区,介绍该校在航天科技方面的成果。银白色的“相机指向系统”模型矗立在众多展品中,显得格外醒目。

嫦娥四号并非香港理工大学第一次参加的国家探月任务。容启亮教授及其团队开发的“相机指向系统”于2013年嫦娥三号升空时首次获国家采用,该仪器在航天器着陆后按计划顺利运作,证验了其功能和表现能通过严格考验,完全符合该任务的要求。当时,吴波博士也参与了嫦娥三号着陆区的地形测绘和分析,为选择着陆点的策略性规划作出了贡献。

他说,“做航天仪器讲求经验,你的发明曾经上天,就是说你所研发的仪器能通过所有航天认证的测试。”

左起:理大土地测量及地理信息学系副教授吴波、工业中心副总监谭惠民、副校长卫炳江、工业及系统工程学系副系主任容启亮 图自香港理工大学网站

香港科学家容启亮:登月之路有多长?

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“港产发明”两度登月

自从国家在2007年开展探月工程以来,“相机指向系统”是首个由香港制造及开发﹑并获国家采用参与探月计划的仪器。

“我们不光是制造一件仪器出来,每一个阶段都要评审,通过了,然后才到下一个阶段。”容启亮表示,他们在研发“相机指向系统”的过程中与中国空间技术研究院保持紧密合作。

团队在候选着陆区收集了超过40万个撞击坑及逾2万块岩石的信息,并分析该处地形表面﹑计算斜坡的坡度,以选取相对平坦的地点供探测器安全着陆。团队必须仔细考虑着陆区的岩石数量及每一块的体积,因为部分巨石直径可达35米,足以阻挡月球车的行走路线,而小石块则可能卡进车轮,影响月球车的活动。

容启亮和团队拥有扎实的科研能力,在没有既定蓝图的情况下,他们运用丰富的创意和创造力,花了两年时间成功研发出“相机指向系统”。

在14日的简介会上,香港理工大学副校长卫炳江表示,理大非常荣幸能够参与并为国家的探月任务作出贡献。理大动员了不同学科的专家和资源,确保研究成果和相关仪器符合太空任务的严格要求。卫炳江说,理大在未来仍将继续积极参与国家有关月球、火星等深空探测工程,并鼓励年轻人抓住大好机遇,投身国家航天梦想。

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