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探月背後港人幫眼 理大新技術測繪地貌

2019-01-15

香港文匯報訊(記者 姜嘉軒)肩負國家登月任務的嫦娥四號,其探測器本月3日成功登陸月球背面,創全球歷史先河。在此歷史性月背登陸的創舉中,多位香港學者均有參與其中及發揮關鍵作用,理工大學的兩支團隊,分別以創新月球地形測繪和地貌分析技術,為嫦四研究探測器茬兜I的地理特徵;另亦有為嫦四設計及開發「相機指向系統」(見另稿)。兩團隊負責人昨先後分享月背的複雜地形為任務帶來重大挑戰,難度較嫦三更是有過之而無不及。

嫦娥四號是中國嫦娥工程第二階段的登月探測器,目標是於月球背面茬陛A為人類太空歷史開創先河。結果它亦不負眾望,去年12月8日在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射;本月3日成功在預選的茬偽洃貒y背面南極-艾特肯盆地(South Pole-Aitken,SPA)的馮.卡門撞擊坑(Von Khrmhn)茬陛F11日正式宣佈任務完滿成功。

自嫦三任務以來,理大土地測量及地理資訊學系副教授吳波和工業及系統工程學系講座教授(精密工程)兼副系主任容啟亮已有參與其中,分別憑其專業知識和技術作出貢獻,取得矚目成功。是次兩人再接再厲,接下這個歷史性任務。

多隕石撞擊 地貌起伏大

吳波團隊的其中一項主要工作,在於為嫦四茬偽洈漲a形及地貌特徵進行仔細分析與研究。「有別於嫦三所登陸的平滑月面,月背的地形由於阻擋了很多隕石撞擊,所以有茷D常密密麻麻的撞擊點,也導致地貌起伏很大,最高的山有10公里高,撞擊坑則深達6公里,高差極大。」同時,月背部分亦有無數石塊,部分直徑可達35米,足以影響月球車的活動與行走路線,部分高低差亦有機會遮擋儀器接受日照充電或傳送訊息,這些都是比嫦三時候額外需要顧慮的因素。

為確保嫦四的茬兜I符合上述所有條件,吳波團隊研究兩個面積分別約在1,500平方公里、各約相當於香港總面積1.4倍的候選茬偽炾魽A收集了當中超過40萬個撞擊坑及逾兩萬塊岩石資訊,並分析該處地形表面、計算斜坡的坡度,以選取相對平坦的地點供探測器安全茬陛C

垂直90度下降 避開陡地形

吳波指,是次所需分析資料遠遠比嫦三任務要多,團隊需運用機械學習軟件,透過電腦勾出撞擊坑減輕人手工作量。探測器的降落方式亦有因應月背地形作出調整,「基於月背高低差大,嫦四下降的軌道設計就跟嫦三完全不一樣。」他解釋,嫦三是可以慢慢沿拋物線下降,而嫦四是要當到達預選茬兜I上方後,幾乎以垂直90度方式下降,「就是為了避開那些很陡的地形。」

最終嫦四所登錄的馮.卡門撞擊坑,正是團隊所建議的其中一個候選茬偽洁C吳波總結是次選址既要在崎嶇不平的月背中找出可接受的降落點,還要確保該處附近的地形不會遮擋太陽,也不會阻礙嫦四傳送訊息予鵲橋號中繼衛星,這些都是本次任務須克服的全新挑戰。

被問到這茬偽洏i望為國家帶來哪些科學成果,吳波解釋南極-艾特肯盆地是太陽系內已知的最大撞擊盆地,而馮.卡門撞擊坑則是裡面最有代表性的大型撞擊坑之一,「最大就有可能是最深,而最深撞擊盆地就可能把月殼甚至月幔的深層物質給暴露出來。」有助人類了解月球早期形成歷史情況,包括其內部構造與熱演化歷史。考慮到人類對相關歷史的研究還非常缺乏,因此嫦四的工作將有希望填補這方面的空白。

選取茬兜I各項挑戰

■ 在候選茬偽浀炮陘F超過40萬個撞擊坑及逾兩萬塊岩石的資訊

■ 分析該處地形表面、計算斜坡的坡度,以選取相對平坦的地點供探測器安全茬

■ 仔細考慮茬偽洈漫孕蛩げq及每一塊的體積,確保月球車行走順利

■ 確保茬偽浀a形不會遮擋茬偏鼎M月球車上的太陽能板接收日照充電

■ 確保茬偽浀a形不會阻礙茬偏鼎M月球車接收地球上控制中心的指揮信號,並能順利將數據傳輸至控制中心

資料來源:理大 整理:香港文匯報記者 姜嘉軒

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