“我們衷心祝愿‘天問一號’任務取得圓滿成功，讓世界對這個‘紅色星球’有更多了解。”香港理工大學（簡稱“港理大”）校長滕錦光教授透露，最近，港理大已成立“深空探測研究中心”，聚集地質學、土木工程、物理學等不同領域的專家，在航天科技的不同方向展開深入研究。  

日前，我國首個火星探測任務“天問一號”探測器成功著陸火星，中國邁出了星際探測征程重要一步。5月21日，作為國家首個火星探測任務重要參與者的港理大，舉行新聞發布會介紹火星探測任務情況。    

港理大新聞發布會。本文圖片均為香港理工大學提供

澎湃新聞（www.kxwhcb.com）從港理大方面獲悉，港理大有兩支跨學科研究團隊參與當中。其一為土地測量及地理資訊學系吳波教授的團隊，其研發創新的地形測量及地貌分析方法，協助選取火星著陸點；其二為工業及系統工程學系副主任容啟亮教授的團隊，其研發出精密的太空儀器“落火狀態監視相機”（“火星相機”），拍攝火星的周圍環境及火星車的狀況。  

左為吳波教授，右為容啟亮教授。

火星著陸區測量和評估：一個半月內分析67萬個隕石坑

港理大介紹，登陸火星是一項極具挑戰性的任務。火星表面的地形復雜，大氣層稀薄，而火星表面隨時可能出現的沙塵暴，加上火星與地球通訊有約5至20分鐘的延遲，凡此種種增加了探測器登陸火星的難度。因此，選擇一個安全而具有科學價值的著陸點至關重要。

2017至2020年期間，吳波應中國空間技術研究院的邀請，率領團隊進行火星全球的分析和評估，篩選出三個候選著陸區，分別位于亞馬遜平原、克里斯平原和烏托邦平原。這些候選著陸區均處于火星緯度5°-30°N范圍，太陽日照充足，有助太陽能電池板供電，溫度適中；且位處低海拔，可以延長探測器降落時減速的時間；地形平坦，有利探測器安全著陸。  

港理大團隊進一步對候選著陸區進行了詳細的地形及地貌特征分析，包括其海拔、坡度、巖石密度、撞擊坑密度，以及該區域的地質歷史。綜合研究結果，火星北半球最大的撞擊盆地烏托邦平原南部區域獲選為“天問一號”的目標著陸區。烏托邦平原的某些特征，如其表面上廣泛存在的沉積物，顯示這個區域地下可能存在水冰，因此其科學意義重大，有助找出火星是否曾有生命的線索，了解火星的演化歷史。

澎湃新聞從港理大方面了解到，“天問一號”自2021年2月10日進入環火軌道后，已收集并傳回大量覆蓋目標著陸區的亞米級高分辨率圖像回地球。這次任務的目標著陸區面積達70公里x180公里，即比整個香港的面積大11倍。吳波及其團隊利用自行研發的“三維集成測量模型”，將“天問一號”傳回的高分辨率圖像，制成高精確度、高分辨率的三維數碼地形模型，以詳細分析地形特征，識別可能影響著陸安全的大型斜坡。

為了幫助“天問一號”在火星上安全著陸和巡視，吳波及其團隊亦研發出“基于人工智能的撞擊坑、石塊提取方法”，在短時間內從高分辨率的圖像上自動提取撞擊坑和石塊等地貌特征，以作更精確的分析。

“我們利用這項人工智能技術，在一個半月內分析了分布在目標著陸區內的67萬個隕石坑、逾200多萬塊巖石，和數百個火山錐，效率超卓，準確率達到了85%。”吳波說道。

最終，團隊根據地形和地貌的詳細測量結果，成功搜索出數個可能的著陸點，供“天問一號”任務的管理團隊作最終抉擇。

“‘天問一號’火星探測任務是一個龐大的工程，是成千上萬人的努力成果，我們只是當中的一顆‘螺絲釘’。”吳波說，過去幾個月，團隊每一位成員為這個項目全力以赴，日以繼夜工作，精益求精，沒有因為時間緊迫而對準確度和工作中的細節讓步，最終大家在限時內完成任務。

“火星相機”：從地球前往火星長途跋涉，保持完好

至于被喻為火星探測器“眼睛”的“火星相機”，港理大介紹，其搭載于著陸器外層平臺上，以監視著陸情況、火星的周遭環境，以及降落火星后巡視器“祝融”的操作狀態，包括太陽翼的打開及天線的狀況。這些資訊對掌握巡視器能否在火星表面成功巡視至關重要。  

澎湃新聞了解到，作為“火星相機”研發背后主導者的容啟亮，具有豐富的精密太空儀器研發經驗，團隊在不到三年內，成功研制并交付了火星相機，并通過多項相關的太空驗證。  

“落火狀態監視相機”（火星相機）。

“火星相機”重量輕巧，約390克，然而外殼十分堅固，以抵受穿梭地球與火星超過九個月的旅程期間出現約150攝氏度的極端溫差，及后須能在火星表面極低溫的環境下運作，并要承受相等于地球地心吸力6200倍的沖擊。此外，“火星相機”須具備廣闊測量視野（水平視野范圍達到120度，對角線視野范圍達到170度），同時顯著減低圖像變形的程度。

容啟亮解釋，為了拍攝超廣闊的圖像及影片作科學研究之用，火星相機須輕巧并具備廣角拍攝及可控的影像變形，同時要在有限的重量內能抵受極大的沖擊力。此外，相機須在長時間的太空旅程中克服極端溫差、輻射、機械振動等挑戰，最后仍保持十分高的穩定性。

當得知“天問一號”成功著陸火星時，容啟亮如釋重負，因為“火星相機”能在地球前往火星的長途旅程中保持完好實屬不易。“期待‘火星相機’拍攝到火星的壯麗景色以及火星車打開及運行的情況。”他說道。