“天问一号”发射升空,青科大参与着陆段关键技术研究
着陆火星,青岛给“天问”装导航
作者：王丽平
新闻 时间:2020年07月24日 来源:半岛都市报
半岛记者 王丽平
7月23日12时41分我国首个火星探测器由长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射标志着我国首次火星探测任务(天问一号)正式启航。
这一开启中国航天新篇章的壮举,让无数科技人为之欢呼,这其中就有青岛科技大学自动化与电子工程学院教授邵巍,因为他也参与到了这一壮举之中。
7月23日下午,当记者采访邵巍教授时,他依然抑制不住激动的心情,“我的眼泪几乎要夺眶而出了。”邵巍说,“特别激动和自豪。”
回想当年,邵巍说参与火星探测任务基础理论研究工作的场景,还历历在目。
2012年,被称为“深空973”项目的“行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究”项目开始执行,主要承担对未来我国火星探测计划的实施奠定技术理论基础,青岛科技大学成为10家参与项目的高校之一,邵巍就是青科大参与973项目的学术骨干之一。
邵巍介绍,青岛科技大学是山东省唯一一所参与火星探测任务的单位,他们承担了该项目的子课题——“行星表面特征提取跟踪与快速运动估计方法”,主要针对火星着陆末端,利用地表图像进行特征提取跟踪并进行视觉自主导航而开展的一系列研究工作。
“我们学校的自主导航与智能控制研究所2003年就已经成立,主要做探测器自主导航方面的工作,是国内较早研究自主导航的高校单位。”邵巍说此前的研究基础让他们有了足够的信心完成这次国家重大项目,而在这个领域已经研究10余年的邵巍对自己也信心十足。
邵巍介绍,青科大承担的子课题是完成星际自主、精确、安全着陆任务要解决的关键一环。特征提取匹配算法能否进行稳定、连续跟踪及其运行速度直接关系到自主导航的可行性、精度与可靠性。另一方面,行星着陆过程中动力学环境的不确知、强非线性以及相对运动估计的累积误差,导致实时高精度导航极为困难。
邵巍介绍他们研究的是探测器的着陆段自主导航算法,探测器上面有处理器,里面运行着多种程序。当着陆器的防热罩抛掉后,光学相机开始工作,在下降着陆段探测器利用光学相机对火星表面进行拍照以获取火星表面的瞬时图像,并对火星表面的特征点、陨石坑、山脊、沟壑等特征进行提取与跟踪。
探测器根据这些特征作为导航陆标,对自己的位置、速度、姿态进行估计,从而避开大的石头、陨石坑,选择平坦的地面降落。随着探测器高度下降,光学相机拍到的影像清晰度增加,探测器进而能够识别更小的石块,从而进行标记和规避,最终寻找到最完美的降落地。就像驾驶员开车需要看交通指示牌一样,才能够知道自己在哪,否则就可能迷路,到不了目的地。
“天问”探“火”,青岛中学生现场见证
□半岛记者 孙雅琴
“三十分钟!”“十分钟!”“一分钟!”……当文昌航天发射场01号指挥员雄壮高亢的指令声发出时,现场的嘉宾席上沸腾了!青大附中的学子们激动地挥舞着手中的五星红旗,紧张地等待着最后十秒的发射倒计时!“五、四、三、二、一!点火,发射!”12时41分,伴随着点火指令的发出,现场顿时变成了欢腾的海洋。青大附中的学子们拼命地摇动着手里的国旗,尖叫着,呐喊着……他们向着升腾的长征五号,向着头顶的蓝天和苍穹,齐声高喊:“我们来啦,火星!”
“我们是在距离发射点仅有3公里的位置亲眼见证的,太震撼了!”7月23日下午,记者联系到青大附中此次前往文昌航天发射场的学生代表王梓豪时,他的内心依然久久不能平静,当时他在距离发射点最近的安全位置,和众多院士、科学家们一起见证了这一历史性的时刻。“火箭发射的那一刻,我差点哭了出来。感受到了祖国科技的强大,我为祖国自豪!”另一名青大附中学生乔宇欣告诉记者。据了解,此次奔赴文昌航天发射场见证“天问一号”发射的学生代表全部来自青大附中的山鹰科学院。
“天问”知多少
为什么要叫“天问”?
“天问”之名来自中国古代诗人屈原的长诗《天问》,是作者对于天地、自然和人世等一切事物现象的发问,表达了中华民族对于真理追求的坚韧与执着。
为什么要探索火星?
火星自古是重要的观测对象,其记录可追溯至公元前2000年的古埃及。中国最早的文字记载出现在商朝末期(公元前1045年),因为它荧荧如火、飘忽不定,故曰:荧惑。
此外,在太阳系中,金星和火星是离地球最近的两大行星,火星最像地球。火星的四季变化,一天的时间与地球有颇多相似。最重要的是科学研究证明,火星历史上可能存在生命,并且人类已经在火星上发现了地下盐水湖。
为什么探测器要飞7个月?
火星距离地球的最近距离为5500万公里,最远距离为4亿公里,两个行星大约每两年“相遇”一次。“天问一号”要从地球引力场“甩”出去,飞行7个月,最终到达火星目标位置。
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