VR模擬駕駛、會(huì)“思考”的火星車……“天問一號(hào)”離不開這些讓人豎大拇指的設(shè)計(jì)！

國(guó)家航天局探月與航天工程中心消息，7月23日發(fā)射的天問一號(hào)火星探測(cè)器目前飛行距離已經(jīng)超過800萬公里，也成功進(jìn)行了一次軌道修正，但對(duì)于研制團(tuán)隊(duì)來說，難點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)還在后面，對(duì)天問一號(hào)探測(cè)器的考驗(yàn)才剛剛開始。

 

 

專家介紹，目前的飛行都屬于平穩(wěn)的常規(guī)動(dòng)作，控制上相對(duì)容易。而后續(xù)深空機(jī)動(dòng)、近火制動(dòng)等涉及到軌道控制的操作，才是真正要面對(duì)的難關(guān)。 

 

 

航天科技集團(tuán)五院 天問一號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師 賈陽： 最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)應(yīng)該就是到火星附近之后的剎車，因?yàn)檫@個(gè)機(jī)會(huì)就只有一回。如果要是這個(gè)過程中有些閃失的話，我們實(shí)際上后邊沒有回旋的空間。 

 

此前美國(guó)、蘇聯(lián)等國(guó)都在這一步失敗過，沒能進(jìn)入到火星軌道，足以體現(xiàn)這次剎車的重要性。 

 

 

成功進(jìn)入火星軌道后，就進(jìn)入相對(duì)平穩(wěn)的環(huán)繞飛行階段。這個(gè)階段大約要持續(xù)兩個(gè)多月的時(shí)間，在進(jìn)行環(huán)繞探測(cè)的同時(shí)，根據(jù)探測(cè)到的信息判斷是否具備著陸條件。 

 

 

航天科技集團(tuán)五院 火星探測(cè)器總體主任設(shè)計(jì)師 王闖：在環(huán)火的過程中，我們會(huì)用環(huán)繞器的高分辨率相機(jī)對(duì)著陸區(qū)進(jìn)行拍照，確認(rèn)一下著陸區(qū)是不是和我們預(yù)期的一致。 

 

選擇好著陸點(diǎn)、確定了著陸時(shí)間就進(jìn)入到下一個(gè)關(guān)口?；鹦侵懙倪^程經(jīng)常有“恐怖七分鐘”之說，受到通信限制，整個(gè)著陸過程只能靠探測(cè)器自己進(jìn)行判斷和執(zhí)行，地面來不及做任何處置。 

 

 

航天科技集團(tuán)五院 天問一號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師 賈陽：我們可能沒準(zhǔn)要長(zhǎng)一點(diǎn)，也許要9分鐘。然后接下來（火星）車從平臺(tái)上駛下來，整個(gè)過程還是挺熬人的?？赡苄枰恢芏嗟囊粋€(gè)時(shí)間才能從那個(gè)平臺(tái)上走到火星表面上來。 

 

 

只有火星車成功行駛在火星表面，并傳回了探測(cè)數(shù)據(jù)，才意味著此次火星探測(cè)任務(wù)取得成功。此前只有美國(guó)的探測(cè)器成功實(shí)現(xiàn)了著陸和巡視探測(cè)，因此此次天問一號(hào)任務(wù)還任重而道遠(yuǎn)。

 

 

在火星探測(cè)器的研制過程中，團(tuán)隊(duì)也引進(jìn)了很多全新的研制手段。在中國(guó)空間技術(shù)研究院，就有這樣一套虛擬現(xiàn)實(shí)的演示系統(tǒng)。不僅能夠還原出火星車的三維設(shè)計(jì)，還能夠模擬火星車在火星表面的行駛狀態(tài)。

 

 

這個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境是由四面具有3D效果的大屏幕組合而成，研制人員戴上3D眼鏡站在中間，就可以有一個(gè)沉浸式的體驗(yàn)。 

 

 

眼前的場(chǎng)景是火星車的三維設(shè)計(jì)仿真結(jié)果，研制人員不僅能夠看到火星車內(nèi)部的設(shè)計(jì)狀態(tài)和部件分布，還可以提前模擬裝配過程，減少后期實(shí)際裝配時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。 

 

 

航天科技集團(tuán)五院 信息中心副主任 趙伶豐：包括到時(shí)候工人裝配起來是不是方便，是不是可以夠著都能進(jìn)行模擬仿真。他（演示人員）戴的叫主眼鏡，它里面有一個(gè)傳感器可以判別使用者的方位。比如說他蹲下的時(shí)候，就自動(dòng)就能看到下面的零部件了。 

 

 

此外，研制團(tuán)隊(duì)還在這套系統(tǒng)中模擬出了火星車在火星表面的工作狀態(tài)。不僅可以模擬天線展開、太陽翼展開，爬坡、轉(zhuǎn)向等操作，還可以在未來火星車著陸在火星表面后，結(jié)合真實(shí)的遙測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)火星車實(shí)時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行可視化的展示。 

 

 

航天科技集團(tuán)五院 信息中心副主任 趙伶豐：主要是火星車它自己的姿態(tài)的情況，包括它的位移、角度，包括它可能將來還有一些上、下行的信息，信號(hào)的一些速率，還有溫度等。我們可以結(jié)合實(shí)際遙測(cè)的數(shù)據(jù)來更新我們這個(gè)模型。 

 

 

類似這樣的地面模擬系統(tǒng)不僅應(yīng)用在火星探測(cè)任務(wù)中，在北斗、空間站以及后續(xù)嫦娥五號(hào)等重要的航天任務(wù)中都已經(jīng)有所應(yīng)用，提高了研制效率，也降低了研制的成本。

 

 

在虛擬現(xiàn)實(shí)還原出的火星表面上，我們也看到了我國(guó)首輛火星車的大致形象。在設(shè)計(jì)師賈陽眼中，它就像一只行走火星的“藍(lán)色蝴蝶”。那么，這個(gè)“藍(lán)色蝴蝶”究竟有什么特點(diǎn)？研制團(tuán)隊(duì)對(duì)它有怎樣的期待呢？

 

 

賈陽，天問一號(hào)任務(wù)火星車總設(shè)計(jì)師。五年前，他在完成了玉兔號(hào)月球車的研制任務(wù)后，就開始了火星車的研究。有了玉兔號(hào)的研制經(jīng)驗(yàn)，賈陽在這輛火星車上，也寄予了更多的期待。 

 

 

航天科技集團(tuán)五院 天問一號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師 賈陽：在設(shè)計(jì)火星車的時(shí)候，我們是希望設(shè)計(jì)一個(gè)能力強(qiáng)又漂亮的火星車。最后我們聚焦到現(xiàn)在的方案的時(shí)候，應(yīng)該說至少我自己第一反應(yīng)就是我們得到了一只藍(lán)色的閃蝶。 

 

 

不僅外形特殊漂亮，這輛火星車在性能上也有很多以前玉兔號(hào)月球車不具備的能力，最突出的特點(diǎn)就是自主性的提高。月球車在行駛時(shí)，更多的是執(zhí)行工作人員下發(fā)的指令，很少需要自己動(dòng)腦規(guī)劃路線。而現(xiàn)在，由于火星距離地球最近時(shí)也要5500萬公里，最遠(yuǎn)甚至達(dá)到4億公里，將會(huì)給火星車和地面間的通信帶來巨大的挑戰(zhàn)。 

 

 

航天科技集團(tuán)五院 天問一號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師 賈陽：基本上可以打一個(gè)比方，就是咱倆24小時(shí)說兩次話，一次是你告訴我你的情況，然后一次是以我這邊為主，告訴未來24小時(shí)你要做什么工作?；鹦擒嚨淖灾髂芰?，相對(duì)于月球車來說的話，應(yīng)該說是一個(gè)比較巨大的（提升）。

 

 

此外，針對(duì)火星表面的未知環(huán)境，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)火星車的越障能力也做了提升，它還可以橫著進(jìn)行“蟹形”移動(dòng)。 如今，這只藍(lán)色的蝴蝶正在飛向它最終的考場(chǎng)，屬于賈陽和研制團(tuán)隊(duì)的考驗(yàn)也才剛剛開始。 

 

 

航天科技集團(tuán)五院 高級(jí)工程師 權(quán)爽： 我們一共（研制）六年，兩千多天，無數(shù)的航天人付出了很多的辛苦和努力。希望它一路順風(fēng)，能夠安全到達(dá)。 

 

 

航天科技集團(tuán)五院 火星探測(cè)器著陸巡視器供配電分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師 陳燕：萬里長(zhǎng)征開啟了第一步吧，我相信我們整個(gè)火星探測(cè)任務(wù)會(huì)一步比一步更精彩。