青岛技术护航探火

早报7月23日讯 23日12时41分，我国首个火星探测器由长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，标志着我国首次火星探测任务“天问一号”正式实施。我国首次火星探测任务将通过一次发射，完成“环绕、着陆、巡视”三大任务。在这次任务中，青岛科技大学为“天问一号”探测器精准、安全地着陆提供了技术护航。

小团队5年做出大文章

在青科大自动化与电子工程学院楼内，承担火星探测器精准着陆自主导航技术研究基础的主体——自主导航与智能控制研究所就“藏”在这里。这个成立于2003年的研究所截至目前已经承担了20余项国家级项目。

在这个“不起眼”的研究所里，团队用了近5年的时间，参与完成了我国首个专注于深空探测的国家重点基础研究发展计划（973计划），其负责的研究项目就是如何确保探测器通过自主导航进行安全、精确地着陆。

据青科大项目负责人邵巍介绍，团队的研究成果 “曲线特征匹配光学导航技术”得到了原国家航天局局长栾恩杰院士及我国探月工程总设计师吴伟仁院士等专家的认可，为我国首次火星探测过程中着陆方案的论证及设计提供了有力的技术支撑。

破题火星着陆“黑色7分钟”

青科大的技术成果主要作用于探测器着陆阶段，这是整个火星探测任务最为关键的阶段之一，直接决定了探测任务的成功与否。

着陆过程中，探测器需要穿过火星大气层才能“踏”上火星表面，从130多公里的高空进入火星大气，时速高达每秒5.9公里，要在短短7分钟的时间内，将速度降至零，才能实现安全着陆。这也是所有火星探测任务中技术难度最大、失败概率最高的关键时刻，被称为“黑色7分钟”。但火星与地球距离遥远，探测器与地球之间的通信存在至少10分钟的时间差。这意味着，探测器着陆时可能与地球“失联”，一旦失去控制就将撞毁在火星表面。这就要求探测器在着陆阶段必须具有自主导航、控制和障碍规避的能力。

火星探测器着陆过程中，大气环境十分复杂，动力学环境也存在不确知等情况，进行实时高精度导航极为困难。 “利用地表图像进行特征提取跟踪，并进行自主导航是完成火星自主、精确、安全着陆任务要解决的关键技术问题。 ”邵巍告诉记者，青科大的技术实现了让探测器利用地表图像进行特征提取、跟踪，并据此完成着陆段自主视觉导航。该技术将破题探测器着陆的“黑色7分钟”，这不仅是完成着陆器自主导航的重要手段，也将在很大程度上解决我国行星探测自主、安全、精确着陆任务的关键技术问题。

邵巍介绍，在他们研究理论的支撑下，探测器在着陆段可以利用光学相机获取火星表面图像，并提取星面陨石坑、山脊、沟壑等特征作为导航陆标，通过跟踪这些特征可以对自己的位置、速度、姿态等进行估计，再结合惯性导航信息就能够更准确地知道自己在哪儿，从而完成精确着陆。 （青报全媒体记者 耿婷婷）

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