焦點

理大研發「落火狀態監視相機」參與國家首次火星探測任務

精密工程講座教授及副系主任容啓亮教授

香港理工大學(理大)成功研製一台搭載於火星探測系統上的關鍵儀器「落火狀態監視相機」(「火星相機」),積極參與國家於今日成功執行的首個火星探測任務「天問一號」。

火星探測系統由環繞器、著陸器和巡視器組成,目標是一次過完成「繞、落、巡」三項任務,即順利登陸火星,並同時進行軌道和地面探測,這是世界航天史上的首次嘗試,這次任務亦同時希望獲取有關火星的科學勘探數據。理大的「火星相機」將搭載於著陸器外層平台上,以監視著陸情況、火星的周遭環境,以及降落火星後巡視器的操作狀態,包括太陽翼的打開及天線的狀況。這些資訊對掌握巡視器能否在火星表面成功巡視至關重要。

理大校長滕錦光教授表示:「我們非常榮幸能參與並為國家這次歷史性的火星探測任務作出貢獻。這次火星相機的研發及交付,再次證明理大科研團隊具備卓越的創造力、實力及信譽,自主研發太空儀器,並通過太空任務的嚴謹要求。理大是香港唯一擁有航天任務實戰經驗的高等院校,我們期盼將來能進一步發揮理大的專長,為國家其他深空探索項目作出貢獻。」 

「火星相機」重量輕巧(約390克),然而外殼十分堅固,以抵受穿梭地球與火星長期(超過九個月)出現約攝氏150度的極端溫差,及後須能在火星表面極低溫的環境下運作,並要承受相等於地球地心吸力6,200倍的衝擊。此外,「火星相機」須具備廣闊測量視野(水平視野範圍和垂直視野範圍分別達到120度),同時顯著減低圖像變形的程度。

「落火狀態監視相機」模型
理大研發的「落火狀態監視相機」模型

「火星相機」由理大工業及系統工程學系鍾士元爵士精密工程教授、精密工程講座教授及副系主任容啓亮教授,率領約二十名理大研究人員共同研發。為應對火星相

機的各樣技術難題及緊湊的研製日程,他們研發出一套創新的「一體化的熱流防護設計、測試及品質控制方案」。

容教授在研發精密太空儀器方面經驗豐富,然而這次研發過程仍遇到不少挑戰。他說:「為了拍攝超廣闊的圖像及影片作科學研究之用,火星相機須輕巧並具備廣角拍攝及可控的影像變形,同時要在有限的重量內能抵受極大的衝擊力。此外,相機須在長時間的太空旅程中克服極端溫差、輻射、機械振動等挑戰,最後仍保持十分高的穩定性。」有賴整個團隊努力不懈,以及大學的支持,理大團隊在不到三年內,成功研製並交付火星相機,並通過多項相關的太空驗證。

理大多年來積極參與不同的太空探索項目,研製先進的太空儀器,包括為歐洲太空總署2003年火星快車任務研發「岩芯取樣器」,並為2011年的中俄聯合探索火星任務研發「行星表土準備系統」。

理大是香港唯一擁有國際太空任務實戰經驗的高等院校,自2010年起不遺餘力為國家的太空探究項目作出貢獻。為支持國家的探月工程,容教授亦與中國空間技術研究院的專家攜手研製出「相機指向機構系統」,應用於2013年的嫦娥三號及2019年嫦娥四號的月背探測任務。理大團隊現正與中國空間技術研究院緊密合作,為嫦娥五號及嫦娥六號研發「表取採樣執行裝置」。今年稍後嫦娥五號將會發射到月球進行取樣返回。

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