專訪天問一號火星環(huán)繞器總體主任設計師：未來將把火星表面樣品帶回地球
中新網北京7月14日電 題：專訪天問一號火星環(huán)繞器總體主任設計師：未來將把火星表面樣品帶回地球
記者余湛奕
天問一號成功著陸火星、“祝融號”火星車駛上火星表面、國家航天局發(fā)布天問一號實拍影像……近期天問一號頻繁登上社交媒體熱搜，引發(fā)熱議。
中國航天科技集團有限公司第八研究院五〇九所火星環(huán)繞器總體主任設計師�？∑陆战邮苤行戮W記者專訪，講述他所經歷的“天問探火”故事。他說，國家后續(xù)將規(guī)劃實施火星取樣返回任務，將把火星表面樣品帶回地球。
作為中國首次火星探測任務天問一號探測器的核心分器——火星環(huán)繞器的總體主任設計師，�？∑录捌渌趫F隊承擔了火星環(huán)繞器抓總研制任務。牛俊坡自2010年開始參與火星探測論證階段工作。2016年天問一號工程立項后，他便全身心投入到環(huán)繞器系統(tǒng)設計、技術攻關、系統(tǒng)測試以及當前的在軌飛行控制工作。
在天問一號獲取第一手火星科學數據之前，中國航天人對火星的了解大多源自國外。在�？∑驴磥恚袊颂綔y火星要面臨的首個挑戰(zhàn)，是環(huán)境要素的不確知。
“我們掌握的數據主要來源于美國、俄羅斯等發(fā)布的探測數據，但這些數據是否準確？能否作為工程研制的輸入條件？我們心里是沒底的。”他說，為了抵消這些不確定因素帶來的風險，在設計和研制過程中，科研人員采取了提高系統(tǒng)設計的可靠性和冗余、把已知數據拉偏做測試、對產品提出更高要求等方法來解決問題。
除了對環(huán)境的不確知，遠距離“長途通信”也是一大難題。
地球到火星的距離最遠達到4億公里，是地球到月球距離的1000倍。�？∑赂嬖V記者，天問一號探測器主要由環(huán)繞器和著陸巡視器(含“祝融號”火星車)兩部分組成，在停泊軌道環(huán)繞器實施降軌機動，將“祝融號”分離后會繼續(xù)上升至中繼軌道，變身成為通信器，為“祝融號”與地球之間建立起中繼通信。由于地面站與探測器間通信主要是依靠無線電波實現(xiàn)，因此距離越遠，接收到的信號就越微弱。另外，4億公里的超遠距離還會導致通信時延變長。
“探測器和地球的距離是在變化的，最近的時候大概是5500萬公里，最遠可達4億公里，所以最長的通訊延時長達22分鐘�！迸？∑抡f，通信延時對控制探測器帶來了很大影響和風險。如果出現(xiàn)太陽位于地球和探測器之間的情況，還會造成長時間的通信中斷，地面看不到探測器的運行，探測器也接收不到地面指令。
實際上，這些看似困難的問題早在天問一號探測器發(fā)射之前就被科學家們充分考慮到了。�？∑抡f，探測器早在設計階段就已加入自主功能，在通信時延和通信中斷的情況下，探測器可以不完全依賴于地面操作和控制，自主完成在軌運行。
縱觀世界航天史，天問一號不僅在火星上首次留下中國人的印跡，還首次成功實現(xiàn)了通過一次任務完成火星環(huán)繞、著陸和巡視三大目標的壯舉。
2021年5月15日，天問一號著陸巡視器成功著陸火星。5月22日，“祝融號”火星車成功駛離著陸平臺，到達火星表面開始巡視探測，并向地球發(fā)回珍貴的影像資料。6月27日，中國國家航天局發(fā)布了天問一號火星探測任務著陸和巡視探測系列實拍影像，包括著陸巡視器開傘和下降過程、“祝融號”火星車駛離著陸平臺聲音及火星表面移動過程視頻，火星全局環(huán)境感知圖像、火星車車轍圖像等。
據中國官方消息，截至7月8日，設計壽命為3個火星月、相當于約92個地球日的“祝融號”火星車已在火星表面工作54個火星日，導航地形相機每日對沿途地貌進行成像，圖中可見火星巖石的紋理特征和火星車車轍等。截至7月11日，“祝融號”火星車累計行駛410.025米，工況正常。
�？∑卤硎�，“祝融號”設計壽命已經過半，總體運行狀況良好。目前，“祝融號”一天能完成預設三天的工作量。
他說，“祝融號”原本設計是三天為一個周期，包括對周圍的環(huán)境感知、對圖像和數據進行探測、路線規(guī)劃并移動。但在火星著陸后，“祝融號”在通信能力和移動速度等方面都優(yōu)于預期，在一天內就能完成對感知、探測、移動。
由于沒有設計返回，“祝融號”在設計壽命結束后，還將超壽命服役一段時間。“祝融號”本身就有直接對地通信鏈路，所以即使環(huán)繞器無法提供中繼支持，“祝融號”還能有其他作為。�？∑绿寡裕骸蔽覀兾磥淼墓ぷ鳎�將規(guī)劃并實施取樣返回任務，實現(xiàn)把火星表面樣品帶回地球�！�
“就像此前嫦娥五號能帶回月壤一樣，讓大家也能看到來自火星表面的物質�！迸？∑抡f。
2006年�？∑略诒本┙煌ù髮W本科畢業(yè)后，又進入哈爾濱工業(yè)大學繼續(xù)讀研，從事航天器有關的課題研究。畢業(yè)后，考慮到專業(yè)對口，他選擇進入航天系統(tǒng)工作。工作期間，�？∑略@中國青年五四獎章、上海市技術發(fā)明二等獎等榮譽。
牛俊坡告訴記者，奮戰(zhàn)在航天一線的工作人員年輕面孔占比很高，青年人充滿激情、有活力、富有創(chuàng)造力。航天系統(tǒng)有經驗豐富的前輩指導把關、成熟穩(wěn)重的同事牽頭帶隊、干勁十足的青年人一線沖鋒，是一個朝氣蓬勃、能打硬仗的集體。
談及自身從事的航天事業(yè)，�？∑抡f：“選擇這個行業(yè)，就要始終保持對工作的興趣和熱情，堅守初心，保持責任心，勇于擔當，這樣才能把工作做好�！�(完)
