理大航天科研總覽:嫦娥、天問與深空儀器

香港理工大學(The Hong Kong Polytechnic University, PolyU)綜合資訊資料庫 · 04 科研模組 本文聚焦理大最具辨識度嘅一張科研名片:為國家深空探測任務研製可以上太空嘅精密儀器。理大係香港唯一參與多項國家太空任務^※嘅大學(據理大新聞稿),佢嘅儀器先後隨嫦娥三號、四號、五號、六號探月任務同天問一號火星任務上太空,並且完成關鍵工序。 資料以理大新聞稿、深空探測研究中心(RCDSE)官網、國家航天局公告、新華社/中國日報報道同相關學術頁為準;凡數字、年份、規格都就地標註出處。人物係校內教授/團隊負責人,佢哋嘅航天成就屬中性正面事實,據實記名。 全景時間線、跨學系協同同未來任務見 aerospace-program-overview.md;表土採樣系統深度檔案見 lunar-sampling-system.md;RCDSE 機構檔案見 deep-space-exploration-research-centre.md。

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# 一、兩支團隊、兩條主線

理大對國家航天任務嘅貢獻,粗略可以分做兩條互補嘅主線:

據理大公開資料,容啟亮教授全銜係「鍾士元爵士精密工程教授、精密工程講座教授、工業及系統工程學系副系主任、深空探測研究中心總監」^※(Sir Sze-yuen Chung Professor in Precision Engineering, Chair Professor of Precision Engineering, Associate Head of the Department of Industrial and Systems Engineering, and Director of the Research Centre for Deep Space Explorations),係理大太空儀器研製嘅核心人物。

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# 二、相機指向系統(Camera Pointing System, CPS)——嫦娥三號、四號

# 2.1 佢係乜嘢、做啲乜

相機指向系統(Camera Pointing System,CPS)安裝喺著陸器頂部,係探測器嘅「可以轉嘅眼睛」:佢托起相機,喺月面低重力環境中大範圍轉動,拍攝著陸同巡視區嘅全景影像,同埋觀測月球車嘅移動^※,同時為安全巡視建立高精度嘅三維地形模型^※(據 RCDSE)。

註:坊間另外有「可垂直轉動 120 度、橫向旋轉 350 度」「尺寸約 85 cm × 27 cm × 16 cm」嘅細化數據流傳於綜合報道,但理大 Milestones 同 RCDSE 官方頁只確認 2.8 公斤同温度區間;為穩妥起見,本文以官方頁確認嘅為準,細化尺寸數據存而唔引為定論。

# 2.2 任務履歷

據理大資料,第一代 CPS 喺 2013 年隨嫦娥三號首次亮相並且喺月面任務中正常運作^※;其後用於人類首次月球背面軟著陸嘅嫦娥四號任務——嫦娥四號喺 2018 年 12 月 8 日成功發射^※,2019 年初實現月背著陸(據理大 Milestones)。CPS 由中國空間技術研究院(CAST)同容啟亮教授帶領嘅團隊聯合研製^※。

該系統之後攞到國際肯定:據 RCDSE,相機指向系統喺 2022 年日內瓦國際發明展獲頒「評審團嘉許金獎」(Gold Medal with Congratulations of the Jury)^※。

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# 三、表土採樣及封裝系統(Surface Sampling and Packing System, SSPS)——嫦娥五號、六號

# 3.1 嫦娥五號:九年磨一器

國家探月三期嘅核心係「採樣返回」——將月壤帶返地球。理大團隊承擔咗其中月面採樣、封裝、密封呢條關鍵鏈條嘅儀器研製。據理大新聞稿,容啟亮團隊 自 2011 年起受命研製該系統,歷時約 9 年^※,同中國空間技術研究院(CAST)合作;嫦娥五號喺 2020 年 12 月 1 日成功軟著陸月面^※,隨後由該系統完成自動採樣同封裝(據理大新聞稿)。

表土採樣及封裝系統(SSPS)嘅構成同規格(據理大新聞稿):

# 3.2 嫦娥六號:人類首次月背採樣

四年後,呢套系統再次踏上征途,而且難度升級——目標係月球背面。據理大新聞稿,理大為嫦娥六號任務設計並製造咗升級版表土採樣及封裝系統,嫦娥六號喺 2024 年 6 月 2 日(任務文件作 6 月 3 日完成軟著陸)實現月背軟著陸^※,完成全自動表土採樣同封裝,實現咗人類歷史上首次月球背面採樣(據理大新聞稿)。理大強調,該系統採用全自動多點月面採樣加封裝機制,有別於其他國家此前採用嘅鑽取或人工挖掘方式;升級要點在於令採樣喺月背更加受限嘅時間窗內及時完成(據理大新聞稿)。理大係香港唯一有自研關鍵載荷登上嫦娥六號嘅大學^※(據理大新聞稿)。

# 3.3 世界級肯定:IAF 世界航天獎

據理大新聞稿,嫦娥六號團隊(由國家航天局牽頭)憑月背採樣呢項成就,獲國際宇航聯合會(IAF)頒授 2025 年「世界航天獎」(World Space Award),喺 2025 年 10 月 3 日於悉尼第 76 屆國際宇航大會上頒出^※;理大研製嘅表土採樣及封裝系統係當中嘅香港貢獻(據理大新聞稿)。同一次,理大仲成為首間獲 IAF「3G+ 多元卓越獎」(Excellence in 3G+ Diversity Award)嘅中國及東亞高等院校^※(據理大新聞稿)。

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# 四、火星著陸監視相機(Mars Landing Surveillance Camera)——天問一號

# 4.1 火星相機

國家首次自主火星探測任務天問一號喺 2020 年 7 月 23 日自文昌發射、2021 年 5 月 15 日著陸器同「祝融號」火星車喺火星烏託邦平原南部著陸^※,呢次係中國首次喺地球以外嘅行星著陸(據理大新聞稿、新華社)。

據理大新聞稿,容啟亮團隊應中國空間技術研究院(CAST)邀請,研製咗 「火星著陸監視相機」(Mars Landing Surveillance Camera,簡稱火星相機),安裝喺著陸平台外頂部^※,用嚟監測著陸狀態、周邊環境,以及「祝融號」火星車相對於太陽能板同天線展開狀態嘅活動(據理大新聞稿)。

火星相機規格(據理大新聞稿):

# 4.2 吳波團隊:火星著陸區選址

天問一號嘅另一條理大主線係著陸區選址。據理大新聞稿,土地測量及地理資訊學系吳波教授團隊 自 2017 至 2020 年進行全球尺度嘅火星地形分析同評估,圈定三個候選著陸區,最終選定烏託邦平原南部一處作為目標^※;團隊以人工智能技術 分析咗逾 67 萬個撞擊坑、逾 200 萬塊岩石、數以百計嘅火山錐,正確率約 85%^※(據理大新聞稿)。

吳波團隊嘅方法早喺嫦娥四號已經嶄露頭角:據公開學術同機構資料,佢嘅團隊為嫦娥四號著陸區(馮·卡門撞擊坑一帶)製作高精度地形模型——透過整合嫦娥二號影像同美國月球勘測軌道飛行器(LRO)激光高度計(LOLA)數據,製作咗馮·卡門撞擊坑約 30 米空間分辨率嘅數字地形模型^※(據《Science China Information Sciences》論文),為月背著陸提供地形支撐。

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# 五、容啟亮團隊嘅太空儀器譜系(更廣嘅背景)

容啟亮團隊嘅航天履歷並唔係由嫦娥開始。據理大學者/深空探測研究中心資料,佢嘅團隊此前已經為多項國內外深空任務研製儀器:

據理大學者頁,容啟亮教授為 香港工程科學院院士(Fellow of the Hong Kong Academy of Engineering)、香港工程師學會會士,並擔任國家探月工程三期、火星採樣返回任務嘅專家組成員^※,獲頒銅紫荊星章(BBS)(據理大學者頁)。

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# 六、深空探測研究中心(RCDSE)同近年延伸

上述儀器研製而家統合喺深空探測研究中心(Research Centre for Deep Space Explorations, RCDSE)之下,由容啟亮教授任總監;該中心隸屬理大跨學科研究院(PAIR)體系(機構沿革詳見 institutes-and-labs.md)。

理大嘅航天科研近年仍然喺度擴展:據理大/媒體報道,理大已開展近地軌道(LEO)在軌材料實驗——佢首個在軌材料實驗平台完成咗催化材料嘅低地軌道實驗^※(據 EurekAlert);並將能力延伸至行星遙感、航天器滅火、先進太空衣設計、AI 衞星影像定位等方向(據理大新聞稿)。至於北斗衞星導航系統等衞星定位領域,理大相關學繫有定位/導航嘅學術研究產出(例如 BDS 碼觀測特性研究,見理大機構典藏),屬常規學術研究範疇,同上述「隨任務上太空嘅招牌儀器」性質唔同,本文唔並列誇大。

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