深空探測研究中心、火星相機與星表測繪

模塊:04 科研 · 子文件:機構檔案 本檔案聚焦理大「深空探測研究中心(Research Centre for Deep Space Explorations, RCDSE)」——以機構與雙主任(容啓亮、吳波)為敍述核心,補全既有儀器檔案(採樣封裝系統見 lunar-sampling-system.md、火星相機見 mars-camera-tianwen.md)所缺失的研究中心視角。來源以理大官方一手、理大刊物為主。

---

# 一、機構概況速覽

以下數據以理大官方一手來源為準(RCDSE 官網^※、2024年7月新聞稿^※):

---

# 深空探測研究中心因何在 2021 年成立?

香港理工大學在航天工程領域的積累可追溯至 2000 年代,但將分散於工程與測繪學系的太空科研力量整合為獨立研究中心,是 2021年5月^※ 通過理大跨學科研究學院(PAIR)正式成立 RCDSE 的戰略選擇。

RCDSE 的官方使命是「召集跨學科研究人員與工程師,探索宇宙演化、生命起源與消亡等終極問題,並研究行星資源勘探與利用技術」。中心明確列出四類應用願景:通過開採月球氦-3(³He)緩解能源危機;協助應對氣候變化;發現新礦物與材料;以及為未來載人月球基地建設提供技術支撐。這一定位將基礎科學(月球演化、水資源起源)與國家戰略需求(嫦娥七號/八號月球科研站)緊密結合。

2021 年選時並非偶然——嫦娥五號於 2020 年 12 月完成人類時隔 44 年後首次月球採樣返回,理大團隊(容啓亮領銜)研發的「表土採樣封裝系統」立功其中。探月工程新階段的開啓,促成了這座將「造工具」與「做科學」合併於一體的研究中心的誕生。

---

# 容啓亮是誰?他在精密工程與航天中扮演什麼角色?

容啓亮教授(Ir Prof. Kai Leung Yung, BBS)是 RCDSE 主任,持有「鍾士元爵士精密工程講座教授^※」講席,同時是理大工業及系統工程學系講座教授及副系主任。BBS(銅紫荊星章)是香港特區政府授予的公民榮譽,授予在社區及專業領域有傑出貢獻者。

其學術背景橫跨精密工程、機電一體化(mechatronics)、自動控制與微納製造。三十餘年來,他的團隊為國家多個重大航天任務研製核心精密儀器:嫦娥三號、四號的相機指向系統;嫦娥五號、六號的表土採樣封裝系統;天問一號火星任務的落火狀態監視相機。每一件儀器都須通過「空間資格驗證」——即在真空、極端温差、強輻射條件下證明設備可靠運作且無法在軌維修。

憑藉嫦娥五號月球採樣任務的貢獻,容啓亮榮獲國家工業和信息化部等五部委聯合頒授的「優秀個人獎」^※(2023年),確立了他在國家探月工程體系中的權威地位。其講席冠名人「鍾士元爵士」正是理工學院 1972 年首屆校董會主席,這條從工業教育到國家航天的歷史連線,是理大最具象徵性的傳承之一。

---

# 吳波是誰?月面製圖如何支撐採樣與探測?

吳波教授(Prof. Wu Bo)是 RCDSE 副主任,持有「鍾惠貞空間科學講座教授^※」講席,所在學系為土地測量及地理資訊學系(LSGI),亦是該系研究副系主任。「Fiona Cheung(鍾惠貞)」講席由香港商界人士鍾惠貞女士(MH)捐資設立,她表示「對理大科學家參與多項國家航天任務感到驕傲」。

吳波於 2006 年在武漢大學取得攝影測量與遙感博士學位,其後在美國俄亥俄州立大學從事 NASA 資助的月球與火星探測項目博士後研究,2009 年加入理大。他的核心專長是行星 3D 地形測繪與地貌分析——通俗而言,即用遙感影像和攝影測量法為月球、火星精確繪製三維地形圖,以支撐着陸點選擇。

吳波團隊為嫦娥三號、四號、五號提供着陸區地形測繪與選址分析^※,以及為天問一號火星任務成功識別安全且具科學價值的着陸點。憑藉對天問一號的貢獻,他亦榮獲國家五部委聯合頒授的「優秀個人獎」^※。截至目前,他已在國際期刊發表逾140篇同行評審論文,獲得來自香港研究資助局與國家自然科學基金會合計逾2000萬港元的研究資助。

---

# 嫦娥五號月壤如何落地校園?樣本怎麼保存?

2024年7月3日,理大宣佈成功獲取嫦娥五號月壤樣本;吳波親赴北京國家天文台,將樣本攜帶回港。

兩份樣品總計442.6毫克^※,構成如下:

樣本現存於 RCDSE 校園「太空資源實驗室(Space Resources Laboratory)」內專屬建造的月壤儲存與分析系統。該系統以99.999%高純氮氣保護,隔絕空氣與水分污染;同時配置九台先進儀器,支持12種不同原位分析方法,在不取出樣本、不破壞保存環境的條件下完成從形貌到化學成分的多維分析。這一系統使理大具備處理月球、火星乃至小行星樣本的長期科研能力。

容啓亮在獲取樣本後表示:「我們設計了嫦娥五號的表面採樣裝置,將有史以來最年輕的月壤樣本帶回地球,如今這批月壤就保存在理大校園——對團隊別具意義。」(約譯自中文引述,來源:科學網/中新社報道^※)

---

# 「在月壤中找水」:理大團隊研究什麼、為何重要?

RCDSE 的月壤深度分析研究計劃以「在月壤中找水(Finding Water in Lunar Soil)」為核心命題,具體聚焦於熔結碎屑(agglutinate)的微觀結構分析。

「熔結碎屑」是月壤中一類特殊顆粒——由微隕石撞擊在月面產生極高温度,將礦物碎片與玻璃質熔融結合而成。它們是月面「空間風化」過程的產物,也是研究太陽風與月面相互作用的關鍵物質。研究團隊主要探討:

• 熔結碎屑的微觀形貌(micromorphology)是怎樣的?
• 碎屑內部含有多少水分(water content),化學狀態為何?
• 這些水來自哪裏——是太陽風注入(solar wind implantation),是彗星/隕石撞擊帶來,還是月球古老火山活動的遺留?

吳波解釋水的科學價值:「月球水分可能來自多種來源,包括太陽風注入、彗星或隕石撞擊,以及月球上的火山活動^※。」這並非純粹的科學好奇——弄清水的來源與賦存形式,直接關係到未來嫦娥七號、八號月球科研站建設階段「就地利用月球水資源」的工程可行性。

執行此計劃的研究團隊由容啓亮與吳波雙領銜,核心成員還包括王星博士(土地測量及地理資訊學系博士後研究員)與謝爾蓋·克拉西尼科夫博士(Dr Sergey Krasilnikov)(同系研究助理教授)。

---

# RCDSE 的三大實驗室平台分別做什麼?

RCDSE 目前運營三個專屬研究平台^※,分工互補:

三個平台共同覆蓋從「軌道遙感選址→在軌儀器研發→樣本回地分析」的完整研究鏈條。太空資源實驗室亦被定位為面向未來的「樣本銀行」——當嫦娥六號月背樣本(約2千克)及未來火星樣本陸續返回,該平台可直接承接新一輪比較研究。

---

# 理大的月壤研究鏈條如何從「造工具」延伸到「做科學」?

過去三十年,理大與國家航天工程的關係主要是「設備貢獻者」——從相機指向系統到表土採樣封裝系統,都是以精密工程為國家探測器研製關鍵載荷。2024年月壤入藏標誌着一個重要轉折:理大不再只是「上游設備方」,而是作為「科學分析機構」直接進入月球科學研究的核心場域。

這一轉折有清晰的物質證據:理大獲取的 442.6 毫克月壤中,400 毫克表面鏟取樣品正是由理大自己設計製造的表土採樣封裝系統採集的——這批月壤可以説從採集端到分析端都打有理大的印記。容啓亮將此稱為「別具意義」,這不只是情感表達,也是對機構角色轉變的確認。

在學術產出層面,RCDSE 於 2024年^※ 發表基於嫦娥五號月壤樣本與遙感影像研製「PolyU-1 月壤模擬體(lunar regolith simulant)」的研究成果(刊載於《International Journal of Mining Science and Technology》,第34卷),為國際月面工程實驗與就地資源利用(ISRU)技術開發提供標準參照物,是理大將樣本研究轉化為可重複利用科研工具的第一批成果之一。

同時,RCDSE 在吳波團隊參與下已就嫦娥四號月背樣本的玻璃球粒(glass globules)研究發表於《Science Bulletin》,以及嫦娥四號着陸點碳質球粒隕石物質研究發表於《Nature Astronomy》(2021年)——在月壤樣本研究國際學術圈建立了持續發言權。

---

# RCDSE 面向嫦娥八號與月球科研站有哪些佈局?

2024年10月,吳波出任由香港科技大學牽頭、多所香港院校與上海航天技術研究院聯合組建的InnoHK 月面機器人研究中心副主任,該中心將為嫦娥八號任務研發月面多功能操作機器人及移動充電樁^※。嫦娥八號預計 2028 年前後發射,是國際月球科研站(ILRS)建設的前期技術驗證任務。

RCDSE 官網亦明確將月面資源利用列為長期戰略目標:「研究將為解決能源短缺(開採月球氦-3)、緩解氣候變化以及發現新礦物與材料提供重要途徑。」氦-3 是核聚變的理想燃料,月球極區也可能藴藏大量水冰——這使 RCDSE 的基礎科學研究與更長遠的能源戰略之間形成天然的敍事聯繫。

容啓亮曾向媒體表示,團隊「期待在未來數年內繼續為國家作出貢獻」,並將 2030 年前載人登月與火星樣本返回列為下一個重要節點。理大以測繪(吳波)與精密工程(容啓亮)雙核領域佈局,在行星遙感選址、儀器研製、樣本分析三個層次上均已形成可持續的科研能力。

---