香港理工大学(理大)积极支持国家正在进行的「嫦娥四号」月球探测项目,其探测器已于今年1月3日成功登陆月球背面,创全球历史先河。理大的先进技术获应用于是次登月任务,包括以创新的月球地形测绘和地貌分析技术研究探测器着陆点的地理特征,以及设计和开发先进的「相机指向系统」。

为实现全球首次以在月球背面着陆为目标的航天任务,选取具有科学价值而又安全的着陆点至关重要。理大土地测量及地理资讯学系副教授吴波博士自2016年3月起便率领团队为「嫦娥四号着陆区—地形及地貌特征及分析」进行研究。该团队获中国空间技术研究院(航天五院)资助,从不同的来源收集处理了大量的月球遥感数据,为两个候选着陆区创建了高精度和高分辨率的地形模型,其中一个着陆区正是现时嫦娥四号的登陆地点,即位处月球背面南极 ─ 艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑。

吴博士及其团队为嫦娥四号任务研究的两个着陆区面积分别约有1,500平方公里,约等于香港总面积的1.4倍,并详细分析其地形坡度、地形对太阳日照遮挡和对中继卫星通讯遮挡的情况、撞击坑分布、岩石分布、以及该区域的地质历史。这些分析有助团队就选取着陆点提出可靠而具实证基础的建议。

该团队在候选着陆区收集了超过40万个撞击坑及逾2万块岩石的信息,并分析该处地形表面坡度,以选取相对平坦的地点供探测器安全着陆。吴博士说:「嫦娥四号的登陆点位于月球背面,无法与地球透过无线电直接通讯。此外,着陆区的地形表面也崎岖不平,高度差异可达16公里,因此探测器登陆时需采取几乎垂直的下降方法。凡此种种皆令这次任务变得非常具有挑战性。」

针对地形对太阳日照遮挡和对中继卫星通讯遮挡情况的研究尤为重要,因为要确保着陆器和月球车上的太阳能板获得足够的日照充电,以致两者上的科学传感器能顺利运作,确保两者能清楚接收地球上控制中心的指挥信号,并能顺利将数据传输至控制中心。

嫦娥四号于2019年1月3日着陆成功后,吴博士的团队又随即联同五院探测器团队投入工作,要尽快找出着陆器的准确位置,并分析该着陆点的地形对太阳日照遮挡和对中继卫星通讯遮挡的情况,为着陆器和月球车的后续连串行动作出更好的部署。

被问到在这着陆区进行探测可望带来哪些科学成果,吴波解释南极-艾特肯盆地是太阳系内已知的最大撞击盆地,而冯.卡门撞击坑则是里面最有代表性的大型撞击坑之一,「最大就有可能是最深,而最深撞击盆地就可能把月壳甚至月幔的深层物质给暴露出来。」有助人类了解月球早期形成历史情况,包括其内部构造与热演化历史。考虑到人类对月球早期相关历史的研究还非常缺乏,因此嫦娥四号的工作将有希望填补这方面的空白。

理大工业及系统工程学系容启亮教授亦带领团队协助五院共同为嫦娥四号开发了「相机指向系统」,为国家的探月工程作出贡献。

理大的专家团队多年来一直致力支持国家的月球任务。容启亮教授及其团队开发的「相机指向系统」于2013年嫦娥三号升空时首次获国家采用。当时,吴波博士也参与了嫦娥三号着陆区的地形测绘和分析,为选择着陆点的策略性规划作出了贡献。两支理大科研团队也参与未来嫦娥五号登月任务和内地首次探索火星的任务,继续为国家的太空探索计划作出贡献。

理大的专家团队多年来一直致力支持国家的月球任务。容启亮教授及其团队开发的「相机指向系统」于2013年嫦娥三号升空时首次获国家采用。当时,吴波博士也参与了嫦娥三号着陆区的地形测绘和分析,为选择着陆点的策略性规划作出了贡献。两支理大科研团队也参与未来嫦娥五号登月任务和内地首次探索火星的任务,继续为国家的太空探索计划作出贡献。

吴波博士(右)与理大土地测量与地理资讯学系研究生王怡然(左)、肖佩佩(中)在航天五院嫦娥四号月球车遥操作中心