
香港理工大學(xué)積極支持國(guó)家正在進(jìn)行的“嫦娥四號(hào)”歷史性登陸月球背面任務(wù)(Credit:The Hong Kong Polytechnic University)
(神秘的地球uux.cn報(bào)道)據(jù)EurekAlert!:香港理工大學(xué)(理大)積極支持國(guó)家正在進(jìn)行的「嫦娥四號(hào)」月球探測(cè)項(xiàng)目(「嫦四」),其探測(cè)器已于今年1月3日成功登陸月球背面,香港行的性登創(chuàng)全球歷史先河。理工歷史陸月
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理大副校長(zhǎng)(科研發(fā)展)衛(wèi)炳江教授說(shuō):「理大非常榮幸能夠參與并為國(guó)家的球背探月任務(wù)作出貢獻(xiàn),尤其這次任務(wù)是面任在月球背面登陸,是嫦娥四號(hào)人類(lèi)史上首次的創(chuàng)舉。 理大高度重視這項(xiàng)任務(wù),香港行的性登動(dòng)員不同學(xué)科的理工歷史陸月
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研究著陸點(diǎn)地貌特征
為實(shí)現(xiàn)全球首次以在月球背面著陸為目標(biāo)的積極航天任務(wù),選取具有科學(xué)價(jià)值而又安全的支持正進(jìn)著陸點(diǎn)至關(guān)重要。 理大土地測(cè)量及地理信息學(xué)系副教授吳波博士自2016年3月起便率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)為「嫦娥四號(hào)著陸區(qū)——地形及地貌特征及分析」進(jìn)行研究。球背
該團(tuán)隊(duì)獲中國(guó)空間技術(shù)研究院(五院)資助,從不同的數(shù)據(jù)源搜集了大量的月球遙感數(shù)據(jù),為兩個(gè)候選著陸區(qū)創(chuàng)建了高精確度和高解像度的地形模型,其中一個(gè)著陸區(qū)正是現(xiàn)時(shí)嫦娥四號(hào)的登陸地點(diǎn),即位處月球背面南極 ─ 艾特肯盆地內(nèi)的卡門(mén)撞擊坑。
吳博士及其團(tuán)隊(duì)為嫦娥四號(hào)任務(wù)研究的兩個(gè)著陸區(qū)面積分別約有1,500平方公里,約等于香港總面積的1.4倍,并詳細(xì)分析其地形坡度﹑地形對(duì)太陽(yáng)日照遮擋和對(duì)中繼衛(wèi)星通訊遮擋的情況﹑撞擊坑分布﹑巖石多少程度,以及該區(qū)域的地質(zhì)歷史。 這些分析有助團(tuán)隊(duì)就選取著陸點(diǎn)提出可靠而具實(shí)證基礎(chǔ)的建議。
該團(tuán)隊(duì)在候選著陸區(qū)收集了超過(guò)40萬(wàn)個(gè)撞擊坑及逾2萬(wàn)塊巖石的信息,并分析該處地形表面﹑計(jì)算斜坡的坡度,以選取相對(duì)平坦的地點(diǎn)供探測(cè)器安全著陸。 團(tuán)隊(duì)必須仔細(xì)考慮著陸區(qū)的巖石數(shù)量及每一塊的體積,因?yàn)椴糠菥奘睆娇蛇_(dá)35米,足以阻擋月球車(chē)的行走路線(xiàn),而小石塊則可能卡進(jìn)車(chē)輪,影響月球車(chē)的活動(dòng)。
吳博士說(shuō):「嫦娥四號(hào)的登陸點(diǎn)位于月球背面,無(wú)法與地球透過(guò)無(wú)線(xiàn)電直接通訊。 此外,著陸區(qū)的地形表面也崎嶇不平,高度差異可達(dá)16公里,因此探測(cè)器登陸時(shí)需采取幾乎垂直的下降方法。 凡此種種皆令這次任務(wù)變得非常具有挑戰(zhàn)性。 」
針對(duì)地形對(duì)太陽(yáng)日照遮擋和對(duì)中繼衛(wèi)星通訊遮擋情況的研究尤為重要,因?yàn)橐_保著陸器和月球車(chē)上的太陽(yáng)能板獲得足夠的日照充電,以致兩者上的科學(xué)傳感器能順利運(yùn)作,確保兩者能清楚接收地球上控制中心的指揮信號(hào), 并能順利將數(shù)據(jù)傳輸至控制中心。
嫦娥四號(hào)于2019年1月3日著陸成功后,吳博士的團(tuán)隊(duì)又隨即聯(lián)同五院投入工作,要盡快找出著陸器的準(zhǔn)確位置,并分析該著陸點(diǎn)的地形對(duì)太陽(yáng)日照遮擋和對(duì)中繼衛(wèi)星通訊遮擋的情況,為著陸器和月球車(chē)的接續(xù)連串行動(dòng)作出更好的部署。
吳博士對(duì)于能參與這次任務(wù)感到興奮,他說(shuō):「我在投入測(cè)量專(zhuān)業(yè)之初,從沒(méi)想過(guò)自己能參與探月工程;但原來(lái)敢于踏出新的一步,一切皆有可能。 」
相機(jī)指向系統(tǒng)
理大工業(yè)及系統(tǒng)工程學(xué)系講座教授(精密工程)兼副系主任容啟亮教授亦帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)協(xié)助五院共同為嫦娥四號(hào)開(kāi)發(fā)了「相機(jī)指向系統(tǒng)」,為國(guó)家的探月工程作出貢獻(xiàn)。
「相機(jī)指向系統(tǒng)」重2.8公斤,長(zhǎng)85厘米﹑闊27厘米﹑深16厘米,安裝在嫦娥四號(hào)著陸器的頂端,能夠垂直移動(dòng)120度,并可以左右旋轉(zhuǎn)350度,以及在月球引力(即地球地心吸力的六分之一)下正常運(yùn)作。 它主要協(xié)助拍攝月球圖像,以及幫助控制中心指揮月球車(chē)的活動(dòng)。
「相機(jī)指向系統(tǒng)」的設(shè)計(jì)極為精密,所有電子部件、訊號(hào)線(xiàn)和電線(xiàn)都安裝在儀器外殼內(nèi),以抵受?chē)?yán)苛的太空環(huán)境,確保設(shè)備在登陸月球后能實(shí)時(shí)正常運(yùn)作。為此,儀器內(nèi)部必須精心設(shè)計(jì),其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精細(xì),必須制作嚴(yán)謹(jǐn),才能安裝和保護(hù)所有電線(xiàn)。 因此,豐富的多軸加工專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)是完成這個(gè)項(xiàng)目的必要條件。
由于月球背面輻射量高,又暴露在溫差極大的情況,因此「相機(jī)指向系統(tǒng)」的外殼表面必須進(jìn)行加工潤(rùn)飾和處理,以反射輻射和熱量。 另外,為免出現(xiàn)腐蝕和生銹,其設(shè)計(jì)必須盡量減少組裝部件和接合點(diǎn);因此,在設(shè)計(jì)時(shí)間中已將許多部件合并為單一部件,而在加工生產(chǎn)時(shí)亦要將不必要的材料從單一固體材料中移除。 凡此種種都令制造過(guò)程變得極為復(fù)雜和耗時(shí),需要高精確度的加工技術(shù)和知識(shí)才能完成。
「相機(jī)指向系統(tǒng)」在理大工業(yè)中心精心研制出來(lái)。 工業(yè)中心是項(xiàng)目的重要成員,在生產(chǎn)航天儀器方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用,確保儀器的設(shè)計(jì)及功能特點(diǎn)能符合嚴(yán)格的要求,以應(yīng)付太空特殊的情況。
容教授表示:「我很自豪能夠參與人類(lèi)首次登陸月背的任務(wù)。 我將繼續(xù)為國(guó)家的太空探索努力不懈。 」