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香港故事|背靠祖國 逐夢探月——香港科研團隊研制月面機器人

2025年06月29日10:28 | 來源:新華網(wǎng)222
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  新華社香港6月29日電 題:背靠祖國 逐夢探月——香港科研團隊研制月面機器人

  黃茜恬

  “我們設(shè)計的這款機器人,不僅可以通過通用操作手臂靈活作業(yè),還具備以往月球探測任務(wù)中從未有過的無線充電功能?!毕愀厶諜C械人與能源中心聯(lián)合主任于宏宇教授向記者介紹時,眼中滿是對科研突破的熾熱期待。

  2025年4月24日,國家航天局正式發(fā)布探月工程四期嫦娥八號任務(wù)合作項目遴選結(jié)果,其中包括香港科研團隊牽頭開展的“月面多功能操作機器人暨移動充電站”項目。

  “那一刻整個團隊非常振奮?!闭劶爱?dāng)時的情景,于宏宇說,“香港科研力量能夠深度參與國家探月工程,是激勵我們不斷突破技術(shù)邊界的強大動力。”

  挑戰(zhàn)月球極端環(huán)境

  這個重約100公斤的多功能操作機器人,幾乎占了嫦娥八號合作載荷總重量的一半。作為項目負責(zé)人,于宏宇直言:“在地球上造百公斤機器人并非難事,但要讓它在月球‘上崗’,每一步都像在闖關(guān)?!?/p>

  第一個挑戰(zhàn)就是月球南極的極端溫差。月夜最長持續(xù)21天,溫度可低至零下230攝氏度。由于缺乏大氣層保溫,晝夜溫差超過200攝氏度。

  “零下230攝氏度是什么概念?液氮才零下196攝氏度?!庇诤暧钫f,這意味著機器人的所有材料和零件都得能在這“超低溫冰箱”里存活。為此,團隊設(shè)計出“休眠+保溫”策略,采用耐超低溫材料并集成智能熱控系統(tǒng):月夜時讓機器人“睡覺”,用加熱裝置維持在零下50攝氏度左右;月晝時再“自主喚醒”工作。

  光照問題同樣棘手。因缺少大氣折射,太陽光線分布不均,亮處刺眼、暗處漆黑。團隊給機器人裝上“智能眼睛”——視覺增強系統(tǒng),讓機器人在明暗交錯中也能“看”清路況。

  “輕量化是設(shè)計的核心約束?!庇诤暧钫f,受限于火箭運載能力及空間資源,每克重量都需精打細算。為此,團隊將機器人設(shè)計為可展開的多任務(wù)平臺,既滿足結(jié)構(gòu)強度要求,又能由嫦娥八號著陸器攜運并在月面自主展開。

  縱使挑戰(zhàn)重重,于宏宇仍信心滿滿?!拔覀兓旧峡床坏讲豢捎庠降恼系K。”他說,國家20多年來嫦娥探月積累的豐富經(jīng)驗,就是團隊不可或缺的資源。“從零件選材到熱控設(shè)計,內(nèi)地專家都給予我們大力支持?!?/p>

  當(dāng)高??蒲杏錾虾教旃こ?/strong>

  回憶項目起步階段,于宏宇坦率地講,香港高??蒲兴季S與航天工程思維相遇時也曾“水土不服”。

  香港參與國家航天任務(wù)由來已久,但此次項目是香港首次作為總體責(zé)任單位,主導(dǎo)深空探測系統(tǒng)級載荷研制。項目由香港科技大學(xué)牽頭,聯(lián)合香港理工大學(xué)、香港大學(xué)、香港中文大學(xué)及香港城市大學(xué),攜手上海航天技術(shù)研究院、大連理工大學(xué)及深圳大學(xué)等內(nèi)地機構(gòu),以及南非國家航天局,構(gòu)建起跨區(qū)域、跨學(xué)科的科研協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。

  “高校教授習(xí)慣說‘這個理論可行’,也就是習(xí)慣先驗證技術(shù)概念,再逐步完善細節(jié)?!庇诤暧钫f,但航天系統(tǒng)要求從設(shè)計階段就鎖定每一個零件的溯源。

  于是,團隊引入了國家航天項目質(zhì)量管理體系。橫向設(shè)立方案設(shè)計、初樣驗證、正樣產(chǎn)品等時間線的嚴格階段劃分和任務(wù)清單,縱向按機器人9大分系統(tǒng)拆解任務(wù),從而建立從零件到整機的全流程質(zhì)量追溯體系。

  “盡管在技術(shù)和管理層面常有激烈討論,但大家都以任務(wù)成功為導(dǎo)向,這種碰撞反而推動了創(chuàng)新與共識的達成。”于宏宇說。

  南非科研機構(gòu)在太陽光譜測量技術(shù)上擁有獨特優(yōu)勢,于宏宇說,香港作為“超級聯(lián)系人”的優(yōu)勢顯現(xiàn)出來:既深度融合內(nèi)地的技術(shù)積淀、產(chǎn)業(yè)實力與人才儲備,又依托國際化城市的開放特質(zhì),具備暢通的跨文化協(xié)作能力。

  走進實驗室,記者看到工程師們在反復(fù)探討機器人柔性夾爪的設(shè)計和優(yōu)化。項目總體設(shè)計師方惠廷看來,這正是航天精神在科研一線的生動寫照:“航空航天任務(wù)必須把問題在發(fā)射前全部解決,不允許有遺留問題?!?/p>

  在國家平臺上逐夢的香港青年科研力量

  在實驗室里,“月面多功能操作機器人”的模擬動畫循環(huán)閃爍。畫面中,機器人揚起如帆的太陽能電池翼,在形似帆船的平臺作業(yè)。“這個設(shè)計不僅為適應(yīng)月球南極光照,更寓意‘背靠祖國、揚帆起航’。”于宏宇說。

  這支團隊里,70%的骨干力量是青年科研人員。他們將系統(tǒng)工程、可靠性分析等專業(yè)知識融入實踐,在導(dǎo)航控制、熱管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)勇挑重擔(dān)?!皟簳r仰望星空的憧憬,如今成了參與國家探月工程的實踐,這種成就感無可替代。”方惠廷道出了大家的心聲。

  跨學(xué)科協(xié)作的氛圍,讓年輕科研人員迅速蛻變。方惠廷說,航天項目涉及熱管理、電子學(xué)、材料學(xué)等多領(lǐng)域協(xié)作,團隊規(guī)模大,所有人都專注攻克技術(shù)難題,不計個人得失。

  成長的背后,也有香港特區(qū)政府的托舉。特區(qū)政府通過“InnoHK創(chuàng)新香港研發(fā)平臺”,成立了香港太空機械人與能源中心,推動嫦娥八號合作項目落地。

  嫦娥八號計劃于2029年前后發(fā)射,香港實驗室里的工作節(jié)奏愈發(fā)緊湊。夜幕降臨,實驗室的燈光依然明亮,圖紙上的修改標(biāo)記與電腦屏幕的代碼熒光交相輝映。于宏宇說:“我們滿懷期待,也深感責(zé)任重大,必將全力以赴,不負使命 ?!?/p>

(責(zé)編:崔譯戈、劉葉婷)

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