理大研發的“落火狀態監視相機”（“火星相機”）模型。 圖片來源：香港理工大學 

7月23日12時41分，中國首個火星探測器“天問一號”在海南文昌航天發射場升空，開啟火星探測之旅，邁出了我國自主開展行星探測的第一步。

據香港中聯辦網站消息，“天問一號”探測器上的關鍵設備“落火狀態監視相機”（俗稱“火星相機”）由香港理工大學工業及系統工程學系副主任容啟亮教授帶領的團隊研發。“火星相機”的成功，證明香港科研已具備世界級的創造力，大大提升了香港在國際科技界的聲譽和形象。

小巧機身堅固耐用

“天問一號”火星探測系統由環繞器、著陸器和巡視器組成，目標是一次性完成“繞、落、巡”三項任務，即順利登陸火星并同時進行軌道和地面探測，同時獲取有關火星的科學勘探數據，是世界航天史上首次嘗試“一箭三雕”的探索任務。

在探測器著陸和地面探測任務中，“火星相機”將搭載于著陸器外層平臺上，用于監視著陸情況、火星的周遭環境以及降落火星后巡視器的操作狀態，包括太陽翼及天線的打開狀況等。對于這些信息的準確掌控是保證巡視器順利著陸并完成火星表面巡視任務的關鍵。

“為了拍攝超廣闊的圖像及影片作科學研究之用，‘火星相機’必須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。”容啟亮教授介紹，在長時間的太空旅程中，相機須克服極端溫差、輻射、機械振動等挑戰，最后仍要保持極高的穩定性十分不易。

為確保“火星相機”的可靠性和耐用性，容啟亮教授與理大團隊研發出一套創新的“一體化的熱流防護設計、測試及質量控制方案”。據介紹，全新設計的“火星相機”機身輕巧、外殼堅固，實際重量只有約390克，而且具有廣闊測量視野和超高的穩定性。

具體而言，這個輕巧的“火星相機”能在火星極低溫下正常運作，并且可以抵御穿梭地球與火星長期出現的約150攝氏度的極端溫差，同時也能承受相當于地球地心引力6200倍的沖擊震蕩。此外，“火星相機”還具備廣闊測量視野，水平視野范圍和垂直視野范圍分別達到120度，圖像成像變形的程度也顯著減低，完全滿足火星地面科學勘探的要求標準。

登月之后再度“探火”

近年來，理大充分發揮人才優勢與國際太空任務實戰經驗，積極參與不同的太空探索項目，研制先進的太空儀器，包括為歐洲太空總署2003年火星快車任務研發“巖芯取樣器”，并為2011年的中俄聯合探索火星任務研發“行星表土準備系統”。

2013年，容啟亮教授及團隊開發的“相機指向系統”在“嫦娥三號”升空時首次獲國家采用，是首個由香港制造及開發、獲國家采用參與探月計劃的太空科學儀器。在2019年“嫦娥四號”的月背探測任務中，“相機指向系統”在探測器著陸后按計劃順利運作，其各項功能通過嚴酷的環境考驗，圓滿完成了探月勘測任務。

容啟亮教授團隊在精密太空儀器方面可謂經驗豐富，本次“火星相機”研發過程仍遇到不少挑戰，但在多方共同努力下，理大團隊僅用時3年便成功研制“火星相機”，并通過多項相關太空驗證，成功運用到國家首次火星探測任務。

香港理工大學校長滕錦光表示，非常榮幸能參與國家歷史性的火星探測任務并作出貢獻。理大作為香港唯一擁有航天任務實戰經驗的高等院校，將進一步發揮專長為國家其他深空探索項目作出貢獻。

融入國家發展大局

參與國家重大科研計劃，香港科研發展有了更加廣闊的用武之地，科技水平持續提升。在“一國兩制”之下，香港科技界正充分發揮技術優勢，積極主動地融入到國家科技發展大局之中。

“從過去參加月球（探測）任務，到現在參加火星（探測）任務，我們得益很多。”香港理工大學常務及學務副校長衛炳江向港媒表示，香港科技界在“一國兩制”下得益很多，如果沒有“一國兩制”，理大和香港其他高校也沒有機會參與國家級的重點項目。

作為擁有國際太空任務實戰經驗的高等院校，香港理工大學自2010年起便為國家的太空探究項目作出突出貢獻。目前，理大團隊正與中國空間技術研究院緊密合作，為“嫦娥五號”及“嫦娥六號”研發“表取采樣執行裝置”，其中“嫦娥五號”將于年內搭載該裝置發射至月球執行表面土壤取樣研究工作。

展望未來，香港科技界期待進一步發揮專長，為國家航天事業及科技發展作出更多貢獻。與此同時，科技業界人士也呼吁特區政府用好用足國家的支持，做好規劃和資源配套，為香港更多科研機構、人才參與國家科研發展創造條件。“現在國家非常重視科研工作，香港科學家可以繼續參與大型科研項目貢獻自己的力量。”衛炳江說。