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“天问一号”上这个重要仪器,香港科学家牵头研发

  原标题:香港科学家参与“天问一号”火星探测任务

  为国家航天事业发展贡献力量(香江在线)

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  在中国航天事业发展历程中,许多香港科学家怀揣着平凡而伟大的航天梦,向着深空探索的征程不断求进,为国家航天事业发展贡献出力量

  日前,“时代精神耀香江”之百年中国科学家主题展及部分月壤在香港会展中心展出。展览人流如潮,一票难求。能够一睹月壤真容,让来参展的香港市民十分激动;香港科学家参与国家航天事业发展的事迹,更让大家深感自豪。

  “香港科技界有能力在国家太空探索及科研发展上担当重要角色。”香港理工大学校长滕锦光说,为国家航天项目作出有意义的贡献,既提升香港民众对国家发展成就的自豪感,更是爱国主义的体现。

  梦想启蒙,自制相机激发创意

  5月15日7时18分,我国首个火星探测器“天问一号”在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆。

  这其中有香港科学家的贡献。对香港理工大学工业及系统工程学系(精密工程)讲座教授容启亮和他的团队来说,“天问一号”的成功着陆意义尤其特殊:搭载于火星探测系统上的仪器“落火状态监视相机”(又称“火星相机”)正是由他的团队牵头研发,用以监视火星车着陆后的初始化状态及周边环境。

  “火星相机相当于探测器的‘眼睛’,很高兴我们不负期望。”得知“天问一号”顺利着陆火星,容启亮难掩自豪与激动。从自制相机、到勇闯宇宙,他与摄影的不解缘分,早在年少时就埋下了种子……

  上世纪50年代,容启亮出生于一个普通的香港家庭。在玩具短缺的童年,容启亮开动脑筋、大胆尝试,自制出各类游戏,常常与小伙伴玩得不亦乐乎。

  踏入中学,思维活跃的容启亮成为老师眼中的调皮学生。不多久,兴趣广泛的他就创立了摄影学会,并成为第一届会长。然而,“玩相机”在当年实属一件奢侈的事,普通中学生根本难以负担。

  没有相机怎么办?容启亮就去捡别人不要的破旧镜头和零件,回家自行组装,“造一个箱子,找一块玻璃,再安一盏灯,这就成了一台相机。”在黑白照片的年代,睡房床底便是他用来冲晒照片的临时“暗房”。

  “只要是感兴趣的事,无论多困难,我都会坚持下去。”回顾往昔,容启亮感慨,成长过程中的资源匮乏,正是激发自己创意的“启蒙老师”;不轻言放弃的性格,更造就了他今日苦心钻研的科学精神。

  2013年,容启亮率领其团队研发的“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;2019年,这款相机指向机构再次随嫦娥四号升空,见证人类探测器首次月球背面软着陆。

  全力以赴,攻克工程学“终极挑战”

  “一项发明必须经过多重审批和试验才会被国家选中,哪怕是很小的失误、哪怕只错一次,你就已经输了。”2017年,容启亮获邀参与国家首个火星探索任务,他一方面深感荣幸,另一方面则抱着“战战兢兢”的心态,全力以赴。

  虽已成功研制多款精密的航天仪器,但每次开启新的航天项目,研发过程都要从头做起,火星相机亦不例外。时间短、任务重,容启亮直言自己几乎每天都在协调解决各类技术问题,“试验最紧张的时候,一天只能睡两三个小时”。

  容启亮手持银白色的“火星相机”样机,向记者示范它的操作方法和运作原理:“我们为这款相机量身定制了一套全新的‘一体化热流防护设计、测试及品质控制方案’,将民用零部件一步步提升至航天级别,每个步骤都经过严格把关及筛选,这是同类设计第一次应用在航天科技上。”

  搭载于“天问一号”着陆器外层平台上的“火星相机”,体重轻巧,约390克,但外壳坚固、稳定性高,可在长时间的太空旅程中克服极端温差、宇宙尘埃、辐射、机械振动等严峻考验,并在着陆下降过程中承受相等于地球地心引力6200倍的冲击震荡。

  “看这里,它有超广角测量视野和影像变形控制功能,能持续监测火星环境和巡视器的操作状态。”容启亮戴上手套,小心地打开相机前盖,逐一介绍着。

  浩瀚宇宙、星辰点点,人类对太空的探索从未中断。从神话到现实,“天问一号”旨在一次性实现对火星“环绕”“着陆”及“巡视探测”三大任务,是世界航天史上的首次尝试。

  多年航天探索路,所取得的成果令容启亮十分振奋。他说,高效太空工具的设计和制造可谓工程学的“终极挑战”,说明科学家既要脚踏实地,更要仰望星空,“感谢国家对香港科研充满信心并委以重任!作为香港为数不多拥有航天任务实战经验的团队之一,我们期待进一步发挥所长,为国家其他深空探索项目贡献力量。”

  2020年底,由容启亮和他的科研团队最新研发的“表取采样执行装置”,成功协助“嫦娥五号”从月球捧起一抔土,为国家探月工程带回宝贵的月壤标本。这套执行装置由超过400件工件组合而成,除近摄相机外,容启亮亦牵头设计了采样器及封装装置等。

  不断求进,点亮国家深空探索之路

  与火星的成功邂逅,揭开了我国行星探索的序幕。但登陆火星失败率极高,着实是一项艰巨任务。

  “火星表面的地形复杂,大气层稀薄,且随时可能出现沙尘暴,加上火星与地球通信有5至20分钟的延迟,凡此种种均增加了登陆火星的难度。”在香港理工大学土地测量及地理资讯学系教授吴波看来,选择一个安全又兼具科学价值的着陆点至关重要。

  2017年至2020年期间,吴波应中国空间技术研究院邀请,率领团队进行火星全球的分析与评估,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。

  忆及“天问一号”在最佳着陆椭圆中心点附近安全降落时的画面,吴波深情感慨,“这次火星任务注定会载入史册,作为这项庞大工程中的一颗小小‘螺丝钉’,我们不仅见证了历史,更参与了历史,这是多么值得高兴和骄傲的事呀!”

  逐梦太空,不断求进。在香港理工大学实验室外的诸多展板上,展示着一系列太空科研的研究成果,一个个复杂而精密的项目,记录着香港与内地科研工作者们同心协力,推动中国探测器一步步远行,探索深空的奥秘。

  “期望未来能有更多香港科学家参与‘探月’‘探火’等项目,如果有这样的机会,我一定积极申请。”香港中文大学工程学院副院长黄锦辉对无垠宇宙充满热情和期待。

  中国科学院院士、香港科技大学副校长叶玉如表示,我国在太空探索领域取得的成果来之不易,离不开一代代科学家的努力和坚持。她寄语香港科研工作者勇挑重担,不负所托,更加积极和深入地参与国家创新科技发展。

  滕锦光介绍,香港理工大学已于近日成立“深空探测研究中心”,未来将不遗余力培养更多香港青年科研工作者,鼓励他们不断创新、勇敢追梦,成为点亮国家航天事业道路上的熠熠星光。

  图片说明:图①:吴波教授。香港理工大学供图

  图②:火星相机。香港理工大学供图

  图③:香港市民参观“时代精神耀香江”之百年中国科学家主题展。新华社记者 李 钢摄

  图④:容启亮(前排右五)和他的科研团队。香港理工大学供图

  版式设计:汪哲平

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