半島記者 王麗平
7月23日12時41分我國首個火星探測器由長徵五號運載火箭在中國文昌航天發射場成功發射標誌著我國首次火星探測任務(天問一號)正式啟航。
這一開啟中國航天新篇章的壯舉,讓無數科技人為之歡呼,這其中就有青島科技大學自動化與電子工程學院教授邵巍,因為他也參與到了這一壯舉之中。
7月23日下午,當記者採訪邵巍教授時,他依然抑制不住激動的心情,「我的眼淚幾乎要奪眶而出了。」邵巍說,「特別激動和自豪。」
回想當年,邵巍說參與火星探測任務基礎理論研究工作的場景,還歷歷在目。
2012年,被稱為「深空973」項目的「行星表面精確著陸導航與制導控制問題研究」項目開始執行,主要承擔對未來我國火星探測計劃的實施奠定技術理論基礎,青島科技大學成為10家參與項目的高校之一,邵巍就是青科大參與973項目的學術骨幹之一。
邵巍介紹,青島科技大學是山東省唯一一所參與火星探測任務的單位,他們承擔了該項目的子課題——「行星表面特徵提取跟蹤與快速運動估計方法」,主要針對火星著陸末端,利用地表圖像進行特徵提取跟蹤並進行視覺自主導航而開展的一系列研究工作。
「我們學校的自主導航與智能控制研究所2003年就已經成立,主要做探測器自主導航方面的工作,是國內較早研究自主導航的高校單位。」邵巍說此前的研究基礎讓他們有了足夠的信心完成這次國家重大項目,而在這個領域已經研究10餘年的邵巍對自己也信心十足。
邵巍介紹,青科大承擔的子課題是完成星際自主、精確、安全著陸任務要解決的關鍵一環。特徵提取匹配算法能否進行穩定、連續跟蹤及其運行速度直接關係到自主導航的可行性、精度與可靠性。另一方面,行星著陸過程中動力學環境的不確知、強非線性以及相對運動估計的累積誤差,導致實時高精度導航極為困難。
邵巍介紹他們研究的是探測器的著陸段自主導航算法,探測器上面有處理器,裡面運行著多種程序。當著陸器的防熱罩拋掉後,光學相機開始工作,在下降著陸段探測器利用光學相機對火星表面進行拍照以獲取火星表面的瞬時圖像,並對火星表面的特徵點、隕石坑、山脊、溝壑等特徵進行提取與跟蹤。
探測器根據這些特徵作為導航陸標,對自己的位置、速度、姿態進行估計,從而避開大的石頭、隕石坑,選擇平坦的地面降落。隨著探測器高度下降,光學相機拍到的影像清晰度增加,探測器進而能夠識別更小的石塊,從而進行標記和規避,最終尋找到最完美的降落地。就像駕駛員開車需要看交通指示牌一樣,才能夠知道自己在哪,否則就可能迷路,到不了目的地。
「天問」探「火」,青島中學生現場見證
□半島記者 孫雅琴
「三十分鐘!」「十分鐘!」「一分鐘!」……當文昌航天發射場01號指揮員雄壯高亢的指令聲發出時,現場的嘉賓席上沸騰了!青大附中的學子們激動地揮舞著手中的五星紅旗,緊張地等待著最後十秒的發射倒計時!「五、四、三、二、一!點火,發射!」12時41分,伴隨著點火指令的發出,現場頓時變成了歡騰的海洋。青大附中的學子們拼命地搖動著手裡的國旗,尖叫著,吶喊著……他們向著升騰的長徵五號,向著頭頂的藍天和蒼穹,齊聲高喊:「我們來啦,火星!」
「我們是在距離發射點僅有3公裡的位置親眼見證的,太震撼了!」7月23日下午,記者聯繫到青大附中此次前往文昌航天發射場的學生代表王梓豪時,他的內心依然久久不能平靜,當時他在距離發射點最近的安全位置,和眾多院士、科學家們一起見證了這一歷史性的時刻。「火箭發射的那一刻,我差點哭了出來。感受到了祖國科技的強大,我為祖國自豪!」另一名青大附中學生喬宇欣告訴記者。據了解,此次奔赴文昌航天發射場見證「天問一號」發射的學生代表全部來自青大附中的山鷹科學院。
「天問」知多少
為什麼要叫「天問」?
「天問」之名來自中國古代詩人屈原的長詩《天問》,是作者對於天地、自然和人世等一切事物現象的發問,表達了中華民族對於真理追求的堅韌與執著。
為什麼要探索火星?
火星自古是重要的觀測對象,其記錄可追溯至公元前2000年的古埃及。中國最早的文字記載出現在商朝末期(公元前1045年),因為它熒熒如火、飄忽不定,故曰:熒惑。
此外,在太陽系中,金星和火星是離地球最近的兩大行星,火星最像地球。火星的四季變化,一天的時間與地球有頗多相似。最重要的是科學研究證明,火星歷史上可能存在生命,並且人類已經在火星上發現了地下鹽水湖。
為什麼探測器要飛7個月?
火星距離地球的最近距離為5500萬公裡,最遠距離為4億公裡,兩個行星大約每兩年「相遇」一次。「天問一號」要從地球引力場「甩」出去,飛行7個月,最終到達火星目標位置。