邵春濤驕傲！“天問一號”背后的哈工大力量探測器|火星探測器|航天學院

2021年5月15日7時18分，我國首次火星探測任務天問一號探測器在火星烏托邦平原南部預選著陸區著陸，在火星上首次留下中國印跡，邁出了我國星際探測征程的重要一步。后續，祝融號火星車將依次開展對著陸點全局成像、自檢、駛離著陸平臺并開展巡視探測。

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天問一號組成結構（圖片來源：航天科技集團）
據了解，我國首次火星探測任務于2016年立項，計劃通過一次任務實現火星環繞、著陸和巡視探測。天問一號探測器于2020年7月23日在海南文昌由長征五號運載火箭成功發射；2021年2月10日成功實施火星捕獲，成為我國第一顆人造火星衛星；2月24日探測器進入火星停泊軌道，開展了為期約3個月的環繞探測，為順利著陸火星奠定了基礎。

從嫦娥探月到天問探火，哈工大人在逐夢航天的道路上從未缺席，憑借過硬的技術和默默的堅守，持續助力航天強國建設。

根據天問一號火星探測任務的總體任務需求，航天學院冷勁松教授團隊研制了中國國旗鎖緊展開機構、變結構鎖定及多級伸展結構和落火監視相機轉動裝置共 3 個產品，于2020年1月5日成功完成了關鍵技術試驗，解決了低溫、輻照等極端惡劣使役環境下，長時間鎖定、低沖擊可靠展開的關鍵技術難題。在國際上首次實現形狀記憶聚合物復合材料結構在深空探測工程中的應用，標志著我國在智能材料及其在航天器結構的應用領域處于國際前列。
【 邵春濤|驕傲！“天問一號”背后的哈工大力量】航天學院控制科學與工程系航天器控制團隊參與了火星環繞器制動捕獲方案論證與關鍵技術攻關，攻克了環繞器制動點火姿態建立、大角度姿態機動方案設計、制動捕獲方案優化以及制動捕獲過程中的姿態穩定控制方案設計等多項關鍵技術問題，為火星環繞器制動捕獲任務的成功提供了技術支撐。
2020年10月1日，天問一號火星探測器首次深空“自拍”圖像上的五星紅旗光彩奪目，這抹鮮艷的中國紅出自哈工大化工與化學學院吳曉宏教授團隊。吳曉宏教授團隊經過一系列科研攻關，開發出集抗輻照、低揮發和耐高低溫交變等性能于一體的國旗用特種功能材料，并經特殊工藝套印在鋁板上，國旗在經歷了輻照、高低溫交變、低溫存儲、粘合脫落等多重試驗考核后，才最終安裝在探測器側面。

2021年5月15日，天問一號探測器著陸火星，哈工大人再添新功。

哈工大（威海校區）信息科學與工程學院自動化專業系主任邵春濤與航天科技集團五院合作參與了我國火星探測任務“天問一號”研制工作，邵春濤負責的“火星EDL過程仿真”和“火星車GNC模擬”兩個課題分別為火星探測器安全著陸以及后續的火星車巡視探測提供了有力支撐。

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著陸、分離、巡視探測效果圖（圖片由哈工大提供）
據介紹，火星著陸探測任務的飛行過程可以分為三段：發射段、地-火轉移段和進入、下降與著陸( Entry, descent and landing，EDL) 段，其中實現軟著陸的EDL段直接決定整個探測任務的成敗。火星上復雜的大氣環境、地理環境以及通信黑障等因素都給EDL過程帶來了巨大挑戰。EDL全過程耗時大約9分鐘，而火星探測器著陸時與地球的單向通信延時超過17分鐘，地面無法介入EDL過程，需要火星探測器全自主完成，這對火星探測器的自主性、可靠性與安全性提出了更高的要求，因此需要通過火星EDL過程仿真系統在地面對EDL全過程的算法和方案進行仿真、分析和驗證，以提高EDL過程設計的可靠性。
“火星車GNC模擬”是為火星車制導、導航與控制系統的物理仿真試驗提供運動控制并監測與分析火星車運動狀態的功能模塊。火星上地形地貌復雜多變，且多處于未知狀態，因此需要在地面上設計移動平臺實現火星車巡視考察的運動模擬，為火星車上的敏感器提供激勵信號，從而實現完整的控制閉環。