VR模拟驾驶、会“思考”的火星车……“天问一号”离不开这些让人竖大拇指的 ...

極榀漫遊

国家航天局探月与航天工程中心消息，7 月 23 日发射的天问一号火星探测器目前飞行距离已经超过 800 万公里，也成功进行了一次轨道修正，但对于研制团队来说，难点和关键环节还在后面，对天问一号探测器的考验才刚刚开始。
专家介绍，目前的飞行都属于平稳的常规动作，控制上相对容易。而后续深空机动、近火制动等涉及到轨道控制的操作，才是真正要面对的难关。


航天科技集团五院 天问一号探测器系统副总设计师 贾阳： 最关键的环节应该就是到火星附近之后的刹车，因为这个机会就只有一回。如果要是这个过程中有些闪失的话，我们实际上后边没有回旋的空间。
此前美国、苏联等国都在这一步失败过，没能进入到火星轨道，足以体现这次刹车的重要性。


成功进入火星轨道后，就进入相对平稳的环绕飞行阶段。这个阶段大约要持续两个多月的时间，在进行环绕探测的同时，根据探测到的信息判断是否具备着陆条件。


航天科技集团五院 火星探测器总体主任设计师 王闯：在环火的过程中，我们会用环绕器的高分辨率相机对着陆区进行拍照，确认一下着陆区是不是和我们预期的一致。
选择好着陆点、确定了着陆时间就进入到下一个关口。火星着陆的过程经常有 " 恐怖七分钟 " 之说，受到通信限制，整个着陆过程只能靠探测器自己进行判断和执行，地面来不及做任何处置。


航天科技集团五院 天问一号探测器系统副总设计师 贾阳：我们可能没准要长一点，也许要 9 分钟。然后接下来（火星）车从平台上驶下来，整个过程还是挺熬人的。可能需要一周多的一个时间才能从那个平台上走到火星表面上来。


只有火星车成功行驶在火星表面，并传回了探测数据，才意味着此次火星探测任务取得成功。此前只有美国的探测器成功实现了着陆和巡视探测，因此此次天问一号任务还任重而道远。


在火星探测器的研制过程中，团队也引进了很多全新的研制手段。在中国空间技术研究院，就有这样一套虚拟现实的演示系统。不仅能够还原出火星车的三维设计，还能够模拟火星车在火星表面的行驶状态。


这个虚拟现实的环境是由四面具有 3D 效果的大屏幕组合而成，研制人员戴上 3D 眼镜站在中间，就可以有一个沉浸式的体验。


眼前的场景是火星车的三维设计仿真结果，研制人员不仅能够看到火星车内部的设计状态和部件分布，还可以提前模拟装配过程，减少后期实际装配时的风险。


航天科技集团五院 信息中心副主任 赵伶丰：包括到时候工人装配起来是不是方便，是不是可以够着都能进行模拟仿真。他（演示人员）戴的叫主眼镜，它里面有一个传感器可以判别使用者的方位。比如说他蹲下的时候，就自动就能看到下面的零部件了。


此外，研制团队还在这套系统中模拟出了火星车在火星表面的工作状态。不仅可以模拟天线展开、太阳翼展开，爬坡、转向等操作，还可以在未来火星车着陆在火星表面后，结合真实的遥测数据，对火星车实时的状态进行可视化的展示。


航天科技集团五院 信息中心副主任 赵伶丰：主要是火星车它自己的姿态的情况，包括它的位移、角度，包括它可能将来还有一些上、下行的信息，信号的一些速率，还有温度等。我们可以结合实际遥测的数据来更新我们这个模型。


类似这样的地面模拟系统不仅应用在火星探测任务中，在北斗、空间站以及后续嫦娥五号等重要的航天任务中都已经有所应用，提高了研制效率，也降低了研制的成本。


在虚拟现实还原出的火星表面上，我们也看到了我国首辆火星车的大致形象。在设计师贾阳眼中，它就像一只行走火星的 " 蓝色蝴蝶 "。那么，这个 " 蓝色蝴蝶 " 究竟有什么特点？研制团队对它有怎样的期待呢？


贾阳，天问一号任务火星车总设计师。五年前，他在完成了玉兔号月球车的研制任务后，就开始了火星车的研究。有了玉兔号的研制经验，贾阳在这辆火星车上，也寄予了更多的期待。


航天科技集团五院 天问一号探测器系统副总设计师 贾阳：在设计火星车的时候，我们是希望设计一个能力强又漂亮的火星车。最后我们聚焦到现在的方案的时候，应该说至少我自己第一反应就是我们得到了一只蓝色的闪蝶。


不仅外形特殊漂亮，这辆火星车在性能上也有很多以前玉兔号月球车不具备的能力，最突出的特点就是自主性的提高。月球车在行驶时，更多的是执行工作人员下发的指令，很少需要自己动脑规划路线。而现在，由于火星距离地球最近时也要 5500 万公里，最远甚至达到 4 亿公里，将会给火星车和地面间的通信带来巨大的挑战。


航天科技集团五院 天问一号探测器系统副总设计师 贾阳：基本上可以打一个比方，就是咱俩 24 小时说两次话，一次是你告诉我你的情况，然后一次是以我这边为主，告诉未来 24 小时你要做什么工作。火星车的自主能力，相对于月球车来说的话，应该说是一个比较巨大的（提升）。


此外，针对火星表面的未知环境，研制团队对火星车的越障能力也做了提升，它还可以横着进行 " 蟹形 " 移动。 如今，这只蓝色的蝴蝶正在飞向它最终的考场，属于贾阳和研制团队的考验也才刚刚开始。


航天科技集团五院 高级工程师 权爽： 我们一共（研制）六年，两千多天，无数的航天人付出了很多的辛苦和努力。希望它一顺风，能够安全到达。


航天科技集团五院 火星探测器着陆巡视器供配电分系统主任设计师 陈燕：万里长征开启了第一步吧，我相信我们整个火星探测任务会一步比一步更精彩。
栏目主编：顾万全 张武 本文作者：央视新闻客户端 文字编辑：宋慧