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香港理工大学研制相机 助祖国探测火星

星岛环球网消息:文汇网报道,国家航天科技发展一日千里,继“嫦娥”探月工程后,不久将进一步前往遥远的火星进行探索,而香港科学家也会从中贡献自身的科研力量。理工大学与中国空间技术研究院22日公布,将合作研发生产“落火状态监视相机”(火星相机),支持国家首次火星探测任务,相机将搭载最早于2020年发射的火星探测系统上,用以监察成功降落火星后探测仪器的操作状态,对收集火星表面信息至关重要。

理大副校长(科研发展)卫炳江与中国空间技术研究院总经济师周宏代22日代表双方,于理大签署火星探测项目的联合研制协议。香港特区政府教育局局长杨润雄,中联办教育科技部部长李鲁,教资会主席唐家成,理大校董会主席陈子政,理大校长唐伟章教授,空间研究院党委书记兼副院长赵小津等出席见证签署仪式。

陈子政指出,理大是香港惟一拥有航天任务实战经验的大学,对于能够与空间研究院再次合作推动太空科技研究感到非常荣幸。赵小津则指,研究院过往与理大已曾于超精密加工、土地测量及地理咨询等领域深入合作,支援国家探月及升空探索项目,对于理大对国家航天事业发展的支持表示感谢。

据介绍,中国火星探测任务是全球第一次同时对火星进行轨道和地面探测,也是全球首个同时发射由环绕器、着陆器与巡视器(火星车)组成的火星探测系统。

搭载着陆器 监视火星车

根据联合协议,理大设计和生产的火星相机将搭载在着陆器外面顶部,用于监视火星车降落后的操作状态,包括确认太阳翼是否完全打开、轮胎是否被绊住、火星的周遭环境,确保一切运作正常后再启动火星车,对于掌握火星车能否在火星表面成功巡视采集信息及样本至关重要。

制作火星相机的理大工业及系统工程学系精密工程讲座教授容启亮,亦曾负责“嫦娥三号”的相机指向系统。他认为,是次任务挑战性更大,也需要克服更多的难关。

需轻盈坚固 抵受极端温差

容启亮指,在技术层面今次研发工作面对两大挑战。第一个挑战是相机既要轻盈亦要坚固,不但能够抵受相当于地球地心引力6,200倍的冲击力,还需要确保拍摄角度广阔且减少影相变形。第二个挑战是确保相机的稳定性能,因为探测器需要以音速35倍的速度飞行9个月往火星,相机不但需要面对过程产生的极端温差,还需能够在火星表面摄氏负70度的低温环境有效运作。

筹备两年 采钛合金铝合金

他表示,在正式制造火星相机前,理大从2016年已开始进行前期研究及制作模型,用料包括钛合金、铝合金等,在目前阶段暂时难以预计制作成本,因为钛合金、铝合金等物料、凹凸不平的形状设计等都需要不停调整。不过他非常有信心火星相机能够在2019年前完成,妥善支援火星探测任务。

他希望日后能够多透过尖端的航天科技,提升香港以至国家的科研能力,未来有机会将航天技术转化为民用,让更多市民受惠。

参与航天任务 港发挥科研力

■容啟亮介紹「火星相機」模型。 香港文匯報記者詹漢基 攝

■容启亮介绍“火星相机”模型。 香港文汇报记者詹汉基 摄

除了今次理大的火星相机外,以往国家不同的航天任务或相关项目,均常见本港科学家积极参与,甚至香港中学生亦曾设计3组科学实验,伴随国家飞船进入太空,让香港科研力量于国家航天事业中绚烂释放。

早在2011年的中俄联合探索火星任务“火卫一-土壤”,理大便曾参与其中,研发了“行星表土准备系统”,可将火卫一的土壤磨碎成小于1毫米的样本,进行实地分析,并将土壤样本带回地球作研究。

理大曾合研探月相机

其后在2013年的“嫦娥三号”探月工程,理大又与中国空间技术研究院专家合力研发“相机指向机构系统”,用于拍摄月貌全景成影像,以及监视整个巡视器(“月球车”)释放过程和在月面走动情况。

该导航相机重2.8公斤,高85厘米、宽27厘米、深16厘米,为确保能持续有效拍摄,研究团队以尖端工程技术,让系统能抵受月球表面的巨大温差,并可在重力只有地球六分一的环境使用;而由于效果理想,系统预计亦将安装于预计2018年底发射的“嫦娥四号”中。

同样在“嫦三”任务中,亦应用了理大研发的高精密度月球地形测绘新技术和成果,为着陆区的地形地貌分析工作奠定基础,成功支援“嫦三”选择一个安全、平坦的着陆地点。

至于在未来策划中的中国探月工程第三阶段,即“嫦娥五号”及“嫦娥六号”,理大亦有与内地专家合作研发一具“表取采样执行装置原理样机”,用作采集月壤及封装带回地球。

另外,在2015年中国成功发射长征六号的“一箭20星”项目中,理大亦与深圳航天东方红海特卫星公司联合研发微型卫星平台及分离装置,并将有关研发应用于卫星“开拓一号B”上并成功发射。

中学生科研梦首升空

除支援探索升空相关技术外,香港科研人员亦不时有份参加国家航天任务的太空科学实验。其中在2015年,中文大学与中国航天员科研训练中心合作成立了“航天医学骨关节肌肉健康维护联合研究中心”,推动航天医学,包括骨骼、关节、肌肉健康等层面的合作研究。

而更受注目的是2016年“神舟十一号”载人飞船任务,香港中学生的科研梦更成功首次冲上太空!由3所学校顺德联谊总会翁祐中学学生设计的“水膜反应”、基督教宣道会宣基中学的“太空养蚕”和保良局罗氏基金中学的“双摆实验”项目,获安排随“神十一”航天员一同升空,并进驻“天宫二号”进行太空实验。当中的太空蚕项目,在蚕宝宝返回地面后,亦由内地科学家进行后续研究。

及后在2017年中国第一艘自行研制无人货运飞船“天舟一号”中,浸会大学亦参与当中的“空间微重力环境下CKIP-1对成骨细胞分化的影响”太空科学实验任务,透过探究成骨细胞在太空环境中的基因变化,成果更可望帮助研发健骨缓老药,推动太空科研成果“民用化”。