《第116期衍林講堂》崔平遠教授解密深空探測

2020-11-29 騰訊網

10月18日下午,我校有幸邀請到北京理工大學崔平遠教授,做客我校第116期「衍林講堂」,為同學們解密深空探測概念、技術與趨勢。海南中學王涵副校長,教務科梁振鋒科長與高一、高二部分同學在圖書館二樓演播廳聆聽了崔教授精彩的講座。

崔平遠教授是863計劃主題專家組成員,繞月探測工程科學應用專家委員會主任助理、兼月球探測技術組組長,中國宇航學會理事,中國宇航學會深空探測技術專業委員會副主任委員。當前主要研究方向為深空探測器自主導航與控制、軌道設計與優化。承擔「973計劃」項目1項,「863計劃」重大和重點項目3項,國家自然科學基金項目5項。研究成果獲得省部級科技進步獎10項,在國內外重要學術刊物上發表學術論文150餘篇,其中被SCI和EI收錄100餘篇,授權發明專利12項,出版專著3本。

講座開始之前,崔教授代表北京理工大學向我校送達了喜報。感謝我校多年來為其輸送大量優秀學子。2019年高考,我校共有十二名同學被北京理工大學錄取。

在講座中,崔教授首先向師生介紹深空探測的概念。多遠的距離才能定義為深空呢?世界主流對深空定義主要有兩種定義:其一是以月球為分界線;其二是1988年無線電會議規定距離地球200千米為深空分界線。而深空探測則定義為不以地球為引力場的活動。廣義的深空探測是天文觀測,即「遠觀」。狹義的深空探測是發射探測器,即「近瞧」。崔教授講到在深空探測活動中,主要的天體對象主要涉及月球探測,火星探測,小行星與彗星探測,水星與金星探測,巨行星及其衛星探測。深空探測是一個國家綜合實力象徵,深空探測的意義有什麼呢?崔教授分別從三個方面進行了解讀。第一,深空探測對科學牽引的作用,特別是對宇宙起源,天體起源、生命起源有著重要的研究作用。第二,深空探測推動了技術的發展,計算機、推進器、材料、導航等都因為深空探測得到了快速的發展。第三,新技術也推進新型深空探測任務實施,進一步產生和推動空間技術突破和空間應用創新。

深空探測是一個綜合,複雜的系統性工程,涉及眾多科學技術領域,崔教授結合探月工程中工作經歷,向師生們介紹了深空探測中的技術。深空探測的技術簡單來說主要解決三個方面的問題,我走什麼路?我現在在哪裡?我該怎麼去?

「我走什麼路」,對應的深空探測技術則是軌道設計。軌道設計是深空探測的第一步,是探測器到達天體目標的路線。在軌道設計時則需涉及目標選擇、出發點優選、借力飛行、低能量轉移、小推力優化等五個方面。

「我現在在哪裡」,對應的則是深空探測中的測控導航。在這個過程中需要從導航(探測器空間狀態確定)、制導(探測器運行軌跡制導)、控制(探測器運動狀態控制)三個方面指明探測器的循跡方向。其中空間狀態確定是運行軌跡制導、運動狀態控制的基礎。當然測控導航也存在不足方面,例如在與火星探測器進行測控時,信息單程傳輸的時間則最長需要22分鐘。進而自主導航技術則對遠距離探測則尤為關鍵,當前自主導航主要有慣性導航、天文導航、光學導航等三類。

「我該怎麼去」,則對應探測器的自主管理。當前傳統對自主管理還存在通信延時、控制的實時性、數據傳輸速率等問題。崔教授鼓勵在場的同學們能夠積極投身於宇宙與航天研究中。

最後,崔教授向大家介紹了深空探測的趨勢。未來的深空探測從探測方式來說,主要遵循從飛越、環繞、著陸、採樣返回、載人登陸等步驟來進行開展。從目標區域來說,遵循由遠及近、由易到難。從近地小行星、主帶小行星、木星特洛伊群、阿伊伯帶小行星逐步實施探測。當前我國深空探測已經對月球已經多次開展探測活動,對小行星探測也有成功經驗,近兩年對火星的探測活動也會逐步實施。崔教授鼓勵大家加入航天隊伍,弘揚航天精神、探索深空奧秘、建設航天強國。

隨後,崔教授和在場的同學對未來深空探測對人工智慧技術的發展以及從事航空事業作為學生需要準備什麼等方面進行了交流。

講座在熱烈的氛圍中圓滿結束。

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