「火星相機」的誕生 專訪香港理工大學教授容啟亮

來源: 中新社          發布時間: 2021-06-03

香港科學家揭秘「火星相機」:能抵受6200G衝擊和150度溫差。(來源:中國新聞網)

  重約390克,可承受地心引力6200倍的衝擊,耐得住太空「長途旅程」中150攝氏度的極端溫差,還具有水平視野範圍達120度、對角視線視野範圍達170度的超廣角低畸變鏡頭……具有這些超高性能的,正是被稱為「火星相機」的「落火狀態監視相機」。

  率領團隊為中國「天問一號」火星探測任務研發「火星相機」的香港理工大學工業及系統工程學系講座教授兼副系主任容啟亮,日前接受中新社記者專訪。(中新社記者 李志華 攝)

  率領團隊為中國「天問一號」火星探測任務研發「火星相機」的香港理工大學工業及系統工程學系講座教授兼副系主任容啟亮,日前在接受中新社記者專訪時分享,該相機的研發過程面臨不少挑戰——相機自身重量的控制、具有廣角視野的低變形鏡頭、零件的散熱等等,每一個環節、每一個細節,都不得有失。

  「直到『天問一號』成功落火,才感到如釋重負。」容啟亮説。

  「火星相機」搭載於着陸器的平台前端,主要用於監視着陸情況、火星的周遭環境,以及降落火星後「祝融號」火星車的操作狀態,包括太陽翼的打開和天線的狀況等。這些信息對掌握火星車能否在火星表面成功巡視至關重要。

  「製作這個相機其實要考慮很多因素,要弄清楚從發射到着陸,相機都要經歷怎樣的過程,包括輻射及溫度的轉變等。之後到了火星,着陸又是怎樣的情況,着陸之後的環境、開始工作的環境都是怎樣的。」面對記者這樣的「外行」,容啟亮耐心講解着。

圖為 「火星相機」 樣機。(中新社記者 李志華 攝)

  為了方便理解,他特意帶記者來到實驗室,以1:1的相機模型進行展示。

  容啟亮指着相機的鏡頭説,別看它只是一個小小的鏡頭,因為要很寬闊的角度,但又要求變形很低,鏡頭前面採用了具有彎度的鏡片,裏面共有9組玻璃。因此,僅鏡頭本身,重量已達上百克。

  然而,輕身是相機必須達到的任務指標。這意味着,幾百個電子零件、高強度的外殼等其它部件,必須盡量「減重」——約390克,這是容啟亮與團隊交出的答卷。

  與普通相機不同,「火星相機」採用了特別的凹凸面設計。容啟亮介紹,「凹凹凸凸」能夠增加面板強度,並可讓面板更好地貼着每一個重要零件,起到更好的保護效果。同時有利於將零件熱量均勻地帶到外殼,當相機進入極端、高輻射的環境中,也可避免內部零件過熱而損耗。

  事實上,為了讓相機能夠達到各項指標,容啟亮及團隊製作了多個一模一樣且完整的「火星相機」,以完成不同測試。直到測試全部成功,達到最好狀態,他們才能放心讓最佳作品真正「上天」。

  不過,要完成測試也不簡單。容啟亮解釋説,如此繁雜且高層級的測試,單個實驗室,很難提供所有設備,因此測試是在國家不同地區完成的。「香港可以做一部分,我們有好的想法,如果真的要實施,也要與內地一起,才能做出好的東西。」

  正如「火星相機」的製造,在他看來,香港的科研力量需要更多地與粵港澳大灣區,乃至內地其他城市和地區進行合作,才會有更廣闊的發展空間。

  近日,香港理工大學成立了「深空探測研究中心」,就是希望繼續支持更多航天技術的研發,更希望以科研力量貢獻國家。據容啟亮介紹,該中心的工作將主要分為兩個方面,包括深空探測儀器製造,及深空探測理論研究。

  至於研究團隊的未來規劃,他透露,團隊日後將着重於兩個方向的發展,一是會繼續進行深空探測研究,希望日後能夠參與到國家更多的具有挑戰性的深空探測任務之中,例如嫦娥六號、嫦娥七號、小行星探測及火星取樣返回等;二是希望可以將團隊發展的太空科技,應用到民用領域,讓更多人受惠於科技發展。

    
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