理大研發(fā)的“落火狀態(tài)監(jiān)視相機(jī)”（“火星相機(jī)”）模型。 圖片來源：香港理工大學(xué) 

7月23日12時(shí)41分，中國首個(gè)火星探測(cè)器“天問一號(hào)”在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)升空，開啟火星探測(cè)之旅，邁出了我國自主開展行星探測(cè)的第一步。

據(jù)香港中聯(lián)辦網(wǎng)站消息，“天問一號(hào)”探測(cè)器上的關(guān)鍵設(shè)備“落火狀態(tài)監(jiān)視相機(jī)”（俗稱“火星相機(jī)”）由香港理工大學(xué)工業(yè)及系統(tǒng)工程學(xué)系副主任容啟亮教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)。“火星相機(jī)”的成功，證明香港科研已具備世界級(jí)的創(chuàng)造力，大大提升了香港在國際科技界的聲譽(yù)和形象。

小巧機(jī)身堅(jiān)固耐用

“天問一號(hào)”火星探測(cè)系統(tǒng)由環(huán)繞器、著陸器和巡視器組成，目標(biāo)是一次性完成“繞、落、巡”三項(xiàng)任務(wù)，即順利登陸火星并同時(shí)進(jìn)行軌道和地面探測(cè)，同時(shí)獲取有關(guān)火星的科學(xué)勘探數(shù)據(jù)，是世界航天史上首次嘗試“一箭三雕”的探索任務(wù)。

在探測(cè)器著陸和地面探測(cè)任務(wù)中，“火星相機(jī)”將搭載于著陸器外層平臺(tái)上，用于監(jiān)視著陸情況、火星的周遭環(huán)境以及降落火星后巡視器的操作狀態(tài)，包括太陽翼及天線的打開狀況等。對(duì)于這些信息的準(zhǔn)確掌控是保證巡視器順利著陸并完成火星表面巡視任務(wù)的關(guān)鍵。

“為了拍攝超廣闊的圖像及影片作科學(xué)研究之用，‘火星相機(jī)’必須具備廣角拍攝及可控的影像變形，同時(shí)要在有限的重量?jī)?nèi)能抵受極大的沖擊力。”容啟亮教授介紹，在長(zhǎng)時(shí)間的太空旅程中，相機(jī)須克服極端溫差、輻射、機(jī)械振動(dòng)等挑戰(zhàn)，最后仍要保持極高的穩(wěn)定性十分不易。

為確保“火星相機(jī)”的可靠性和耐用性，容啟亮教授與理大團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一套創(chuàng)新的“一體化的熱流防護(hù)設(shè)計(jì)、測(cè)試及質(zhì)量控制方案”。據(jù)介紹，全新設(shè)計(jì)的“火星相機(jī)”機(jī)身輕巧、外殼堅(jiān)固，實(shí)際重量只有約390克，而且具有廣闊測(cè)量視野和超高的穩(wěn)定性。

具體而言，這個(gè)輕巧的“火星相機(jī)”能在火星極低溫下正常運(yùn)作，并且可以抵御穿梭地球與火星長(zhǎng)期出現(xiàn)的約150攝氏度的極端溫差，同時(shí)也能承受相當(dāng)于地球地心引力6200倍的沖擊震蕩。此外，“火星相機(jī)”還具備廣闊測(cè)量視野，水平視野范圍和垂直視野范圍分別達(dá)到120度，圖像成像變形的程度也顯著減低，完全滿足火星地面科學(xué)勘探的要求標(biāo)準(zhǔn)。

登月之后再度“探火”

近年來，理大充分發(fā)揮人才優(yōu)勢(shì)與國際太空任務(wù)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，積極參與不同的太空探索項(xiàng)目，研制先進(jìn)的太空儀器，包括為歐洲太空總署2003年火星快車任務(wù)研發(fā)“巖芯取樣器”，并為2011年的中俄聯(lián)合探索火星任務(wù)研發(fā)“行星表土準(zhǔn)備系統(tǒng)”。

2013年，容啟亮教授及團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“相機(jī)指向系統(tǒng)”在“嫦娥三號(hào)”升空時(shí)首次獲國家采用，是首個(gè)由香港制造及開發(fā)、獲國家采用參與探月計(jì)劃的太空科學(xué)儀器。在2019年“嫦娥四號(hào)”的月背探測(cè)任務(wù)中，“相機(jī)指向系統(tǒng)”在探測(cè)器著陸后按計(jì)劃順利運(yùn)作，其各項(xiàng)功能通過嚴(yán)酷的環(huán)境考驗(yàn)，圓滿完成了探月勘測(cè)任務(wù)。

容啟亮教授團(tuán)隊(duì)在精密太空儀器方面可謂經(jīng)驗(yàn)豐富，本次“火星相機(jī)”研發(fā)過程仍遇到不少挑戰(zhàn)，但在多方共同努力下，理大團(tuán)隊(duì)僅用時(shí)3年便成功研制“火星相機(jī)”，并通過多項(xiàng)相關(guān)太空驗(yàn)證，成功運(yùn)用到國家首次火星探測(cè)任務(wù)。

香港理工大學(xué)校長(zhǎng)滕錦光表示，非常榮幸能參與國家歷史性的火星探測(cè)任務(wù)并作出貢獻(xiàn)。理大作為香港唯一擁有航天任務(wù)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的高等院校，將進(jìn)一步發(fā)揮專長(zhǎng)為國家其他深空探索項(xiàng)目作出貢獻(xiàn)。

融入國家發(fā)展大局

參與國家重大科研計(jì)劃，香港科研發(fā)展有了更加廣闊的用武之地，科技水平持續(xù)提升。在“一國兩制”之下，香港科技界正充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，積極主動(dòng)地融入到國家科技發(fā)展大局之中。

“從過去參加月球（探測(cè)）任務(wù)，到現(xiàn)在參加火星（探測(cè)）任務(wù)，我們得益很多。”香港理工大學(xué)常務(wù)及學(xué)務(wù)副校長(zhǎng)衛(wèi)炳江向港媒表示，香港科技界在“一國兩制”下得益很多，如果沒有“一國兩制”，理大和香港其他高校也沒有機(jī)會(huì)參與國家級(jí)的重點(diǎn)項(xiàng)目。

作為擁有國際太空任務(wù)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的高等院校，香港理工大學(xué)自2010年起便為國家的太空探究項(xiàng)目作出突出貢獻(xiàn)。目前，理大團(tuán)隊(duì)正與中國空間技術(shù)研究院緊密合作，為“嫦娥五號(hào)”及“嫦娥六號(hào)”研發(fā)“表取采樣執(zhí)行裝置”，其中“嫦娥五號(hào)”將于年內(nèi)搭載該裝置發(fā)射至月球執(zhí)行表面土壤取樣研究工作。

展望未來，香港科技界期待進(jìn)一步發(fā)揮專長(zhǎng)，為國家航天事業(yè)及科技發(fā)展作出更多貢獻(xiàn)。與此同時(shí)，科技業(yè)界人士也呼吁特區(qū)政府用好用足國家的支持，做好規(guī)劃和資源配套，為香港更多科研機(jī)構(gòu)、人才參與國家科研發(fā)展創(chuàng)造條件。“現(xiàn)在國家非常重視科研工作，香港科學(xué)家可以繼續(xù)參與大型科研項(xiàng)目貢獻(xiàn)自己的力量。”衛(wèi)炳江說。