理大动员跨学科专家支持国家历史性登陆月背任务

(2019年1月14日) 香港理工大学（理大）积极支持国家正在进行的「嫦娥四号」月球探测项目（「嫦四」），其探测器已于今年1月3日成功登陆月球背面，创全球历史先河。理大的先进技术获应用于是次登月任务，包括设计和开发先进的「相机指向系统」，并以创新的月球地形测绘和地貌分析技术研究探测器着陆点的地理特征。

理大副校长（科研发展）卫炳江教授说：「理大非常荣幸能够参与并为国家的探月任务作出贡献，尤其这次任务是在月球背面登陆，是人类史上首次的创举。理大高度重视这项任务，动员不同学科的专家和资源，确保研究的成果和相关的仪器符合太空任务的严格要求。」

研究着陆点地貌特征

为实现全球首次以在月球背面着陆为目标的航天任务，选取具有科学价值而又安全的着陆点至关重要。理大土地测量及地理信息学系副教授吴波博士自2016年3月起便率领团队为「嫦娥四号着陆区——地形及地貌特征及分析」进行研究。

该团队获中国空间技术研究院（五院）资助，从不同的数据源搜集了大量的月球遥感数据，为两个候选着陆区创建了高精确度和高解像度的地形模型，其中一个着陆区正是现时嫦娥四号的登陆地点，即位处月球背面南极 ─ 艾特肯盆地内的卡门撞击坑。

吴博士及其团队为嫦娥四号任务研究的两个着陆区面积分别约有1,500平方公里，约等于香港总面积的1.4倍，并详细分析其地形坡度﹑地形对太阳日照遮挡和对中继卫星通讯遮挡的情况﹑撞击坑分布﹑岩石多少程度，以及该区域的地质历史。这些分析有助团队就选取着陆点提出可靠而具实证基础的建议。

该团队在候选着陆区收集了超过40万个撞击坑及逾2万块岩石的信息，并分析该处地形表面﹑计算斜坡的坡度，以选取相对平坦的地点供探测器安全着陆。团队必须仔细考虑着陆区的岩石数量及每一块的体积，因为部份巨石直径可达35米，足以阻挡月球车的行走路线，而小石块则可能卡进车轮，影响月球车的活动。

吴博士说：「嫦娥四号的登陆点位于月球背面，无法与地球透过无线电直接通讯。此外，着陆区的地形表面也崎岖不平，高度差异可达16公里，因此探测器登陆时需采取几乎垂直的下降方法。凡此种种皆令这次任务变得非常具有挑战性。」

针对地形对太阳日照遮挡和对中继卫星通讯遮挡情况的研究尤为重要，因为要确保着陆器和月球车上的太阳能板获得足够的日照充电，以致两者上的科学传感器能顺利运作，确保两者能清楚接收地球上控制中心的指挥信号，并能顺利将数据传输至控制中心。

嫦娥四号于2019年1月3日着陆成功后，吴博士的团队又随即联同五院投入工作，要尽快找出着陆器的准确位置，并分析该着陆点的地形对太阳日照遮挡和对中继卫星通讯遮挡的情况，为着陆器和月球车的接续连串行动作出更好的部署。

吴博士对于能参与这次任务感到兴奋，他说：「我在投入测量专业之初，从没想过自己能参与探月工程；但原来敢于踏出新的一步，一切皆有可能。」

相机指向系统

理大工业及系统工程学系讲座教授（精密工程）兼副系主任容启亮教授亦带领团队协助五院共同为嫦娥四号开发了「相机指向系统」，为国家的探月工程作出贡献。

「相机指向系统」重2.8公斤，长85厘米﹑阔27厘米﹑深16厘米，安装在嫦娥四号着陆器的顶端，能够垂直移动120度，并可以左右旋转350度，以及在月球引力（即地球地心吸力的六分之一）下正常运作。它主要协助拍摄月球图像，以及帮助控制中心指挥月球车的活动。

「相机指向系统」的设计极为精密，所有电子部件、讯号线和电线都安装在仪器外壳内，以抵受严苛的太空环境，确保设备在登陆月球后能实时正常运作。为此，仪器内部必须精心设计，其结构复杂而精细，必须制作严谨，才能安装和保护所有电线。因此，丰富的多轴加工专业知识和经验是完成这个项目的必要条件。

由于月球背面辐射量高，又暴露在温差极大的情况，因此「相机指向系统」的外壳表面必须进行加工润饰和处理，以反射辐射和热量。另外，为免出现腐蚀和生锈，其设计必须尽量减少组装部件和接合点；因此，在设计时间中已将许多部件合并为单一部件，而在加工生产时亦要将不必要的材料从单一固体材料中移除。凡此种种都令制造过程变得极为复杂和耗时，需要高精确度的加工技术和知识才能完成。

「相机指向系统」在理大工业中心精心研制出来。工业中心是项目的重要成员，在生产航天仪器方面发挥了关键作用，确保仪器的设计及功能特点能符合严格的要求，以应付太空特殊的情况。

容教授表示：「我很自豪能够参与人类首次登陆月背的任务。我将继续为国家的太空探索努力不懈。」

继续支持国家太空任务

理大的专家团队多年来一直致力支持国家的月球探索任务。容启亮教授及其团队开发的「相机指向系统」于2013年嫦娥三号（嫦三）升空时首次获国家采用，是第一个由香港制造及开发﹑并获国家采用参与探月计划的仪器。在嫦三和嫦四两次任务中，「相机指向系统」在探测器着陆后均按计划顺利运作，验证了其功能和表现能通过严格考验，完全符合任务的要求。

吴波博士的团队也为2013年嫦三探月进行着陆区的地形测绘和分析，为选取着陆点的策略性规划作出了贡献。

副校长卫炳江教授续称：「理大在太空项目所交付的成果水平极高，印证了理大在创新和技术方面的能力。我们贯彻理大在研发的精神，将实验室的研究项目，转化为具影响力的应用方案。未来，理大仍采用跨领域的方式，结合校内不同研究团队的实力，积极响应国家需要，为国家的太空探索工程，研制出精密、合适而具实效的方案。理大继续参与国家航天的项目包括，嫦娥五号的月球任务，以及国家稍后进行的首次火星探索任务。」

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