半島記者王力平

7月23日12時(shí)41分，我國(guó)首次火星探測(cè)器是長(zhǎng)征5號(hào)運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射的，這標(biāo)志著我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)(天文1號(hào))正式起航。

這一開啟中國(guó)航天新篇章的壯舉,讓無數(shù)科技人為之歡呼,這其中就有青島科技大學(xué)自動(dòng)化與電子工程學(xué)院教授邵巍,因?yàn)樗矃⑴c到了這一壯舉之中。

7月23日下午,當(dāng)記者采訪邵巍教授時(shí),他依然抑制不住激動(dòng)的心情,“我的眼淚幾乎要奪眶而出了?！鄙畚≌f,“特別激動(dòng)和自豪?！?/p>

回想當(dāng)年,邵巍說參與火星探測(cè)任務(wù)基礎(chǔ)理論研究工作的場(chǎng)景,還歷歷在目。

2012年,被稱為“深空973”項(xiàng)目的“行星表面精確著陸導(dǎo)航與制導(dǎo)控制問題研究”項(xiàng)目開始執(zhí)行,主要承擔(dān)對(duì)未來我國(guó)火星探測(cè)計(jì)劃的實(shí)施奠定技術(shù)理論基礎(chǔ),青島科技大學(xué)成為10家參與項(xiàng)目的高校之一,邵巍就是青科大參與973項(xiàng)目的學(xué)術(shù)骨干之一。

邵巍介紹,青島科技大學(xué)是山東省唯一一所參與火星探測(cè)任務(wù)的單位,他們承擔(dān)了該項(xiàng)目的子課題——“行星表面特征提取跟蹤與快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法”,主要針對(duì)火星著陸末端,利用地表圖像進(jìn)行特征提取跟蹤并進(jìn)行視覺自主導(dǎo)航而開展的一系列研究工作。

“我們學(xué)校的自主導(dǎo)航與智能控制研究所2003年就已經(jīng)成立,主要做探測(cè)器自主導(dǎo)航方面的工作,是國(guó)內(nèi)較早研究自主導(dǎo)航的高校單位?！鄙畚≌f此前的研究基礎(chǔ)讓他們有了足夠的信心完成這次國(guó)家重大項(xiàng)目,而在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)研究10余年的邵巍對(duì)自己也信心十足。

邵巍介紹,青科大承擔(dān)的子課題是完成星際自主、精確、安全著陸任務(wù)要解決的關(guān)鍵一環(huán)。特征提取匹配算法能否進(jìn)行穩(wěn)定、連續(xù)跟蹤及其運(yùn)行速度直接關(guān)系到自主導(dǎo)航的可行性、精度與可靠性。另一方面,行星著陸過程中動(dòng)力學(xué)環(huán)境的不確知、強(qiáng)非線性以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)的累積誤差,導(dǎo)致實(shí)時(shí)高精度導(dǎo)航極為困難。

邵巍介紹他們研究的是探測(cè)器的著陸段自主導(dǎo)航算法,探測(cè)器上面有處理器,里面運(yùn)行著多種程序。當(dāng)著陸器的防熱罩拋掉后,光學(xué)相機(jī)開始工作,在下降著陸段探測(cè)器利用光學(xué)相機(jī)對(duì)火星表面進(jìn)行拍照以獲取火星表面的瞬時(shí)圖像,并對(duì)火星表面的特征點(diǎn)、隕石坑、山脊、溝壑等特征進(jìn)行提取與跟蹤。

探測(cè)器根據(jù)這些特征作為導(dǎo)航陸標(biāo),對(duì)自己的位置、速度、姿態(tài)進(jìn)行估計(jì),從而避開大的石頭、隕石坑,選擇平坦的地面降落。隨著探測(cè)器高度下降,光學(xué)相機(jī)拍到的影像清晰度增加,探測(cè)器進(jìn)而能夠識(shí)別更小的石塊,從而進(jìn)行標(biāo)記和規(guī)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(xué)生現(xiàn)場(chǎng)見證

□半島記者 孫雅琴

“三十分鐘!”“十分鐘!”“一分鐘!”……當(dāng)文昌航天發(fā)射場(chǎng)01號(hào)指揮員雄壯高亢的指令聲發(fā)出時(shí),現(xiàn)場(chǎng)的嘉賓席上沸騰了!青大附中的學(xué)子們激動(dòng)地?fù)]舞著手中的五星紅旗,緊張地等待著最后十秒的發(fā)射倒計(jì)時(shí)!“五、四、三、二、一!點(diǎn)火,發(fā)射!”12時(shí)41分,伴隨著點(diǎn)火指令的發(fā)出,現(xiàn)場(chǎng)頓時(shí)變成了歡騰的海洋。青大附中的學(xué)子們拼命地?fù)u動(dòng)著手里的國(guó)旗,尖叫著,吶喊著……他們向著升騰的長(zhǎng)征五號(hào),向著頭頂?shù)乃{(lán)天和蒼穹,齊聲高喊:“我們來啦,火星!”

“我們是在距離發(fā)射點(diǎn)僅有3公里的位置親眼見證的,太震撼了!”7月23日下午,記者聯(lián)系到青大附中此次前往文昌航天發(fā)射場(chǎng)的學(xué)生代表王梓豪時(shí),他的內(nèi)心依然久久不能平靜,當(dāng)時(shí)他在距離發(fā)射點(diǎn)最近的安全位置,和眾多院士、科學(xué)家們一起見證了這一歷史性的時(shí)刻?！盎鸺l(fā)射的那一刻,我差點(diǎn)哭了出來。感受到了祖國(guó)科技的強(qiáng)大,我為祖國(guó)自豪!”另一名青大附中學(xué)生喬宇欣告訴記者。據(jù)了解,此次奔赴文昌航天發(fā)射場(chǎng)見證“天問一號(hào)”發(fā)射的學(xué)生代表全部來自青大附中的山鷹科學(xué)院。

“天問”知多少

為什么要叫“天問”?

“天問”之名來自中國(guó)古代詩人屈原的長(zhǎng)詩《天問》,是作者對(duì)于天地、自然和人世等一切事物現(xiàn)象的發(fā)問,表達(dá)了中華民族對(duì)于真理追求的堅(jiān)韌與執(zhí)著。

為什么要探索火星?

火星自古是重要的觀測(cè)對(duì)象,其記錄可追溯至公元前2000年的古埃及。中國(guó)最早的文字記載出現(xiàn)在商朝末期(公元前1045年),因?yàn)樗鼰蔁扇缁稹h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?；鹦堑乃募咀兓?一天的時(shí)間與地球有頗多相似。最重要的是科學(xué)研究證明,火星歷史上可能存在生命,并且人類已經(jīng)在火星上發(fā)現(xiàn)了地下鹽水湖。

為什么探測(cè)器要飛7個(gè)月?

火星距離地球的最近距離為5500萬公里,最遠(yuǎn)距離為4億公里,兩個(gè)行星大約每?jī)赡辍跋嘤觥币淮?。“天問一?hào)”要從地球引力場(chǎng)“甩”出去,飛行7個(gè)月,最終到達(dá)火星目標(biāo)位置。