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地理資訊助火星着陸任務 (鄧淑明博士)

By on May 31, 2021

本文作者鄧淑明博士,為香港大學工程學院計算機科學系、社會科學學院地理系及建築學院客席教授,為《信報》撰寫專欄「科網人語」。

天問一號着陸巡視器,近日成功着陸於火星「烏托邦平原」南部預選着陸點。(中新社資料圖片)

天問一號着陸巡視器,近日成功着陸於火星「烏托邦平原」南部預選着陸點。(中新社資料圖片)

10年之後你會在哪裏?香港?英國?大灣區?抑或火星?火星好像遠在天邊, SpaceX的馬斯克卻認為,2030年前他的火箭可登上火星,開啟殖民之路;去年7月,中國、美國和阿聯酋不約而同啟動火星之旅,而近日中國「天問一號」宣告成功登陸,當中香港的參與不可或缺。

不過,中國空間技術研究院(CASC)指出,目前火星探測任務成功率僅約五成,主要的挑戰是「進入/下降/着陸」(Entry/Descent/Landing,簡稱EDL)這階段。在EDL前,天問一號需要就火星停泊軌道和着陸區預先作詳查探測,以獲取大量地形地貌數據,並評估火星發生沙塵暴的概率。擅長彙集、整理和分析數據的地理資訊系統(GIS)就扮演吃重的角色。

天問一號需要就火星停泊軌道和着陸區預先作詳查探測,以獲取大量地形地貌數據。(中新社資料圖片)

天問一號需要就火星停泊軌道和着陸區預先作詳查探測,以獲取大量地形地貌數據。(中新社資料圖片)

火星大氣稀薄且受季節、晝夜、沙塵暴等影響而非常不穩定,加上表面遍布岩石、溝壑等障礙物,地形複雜。帶領團隊多次參與內地航天探測任務的理工大學土地測量及地理資訊學系教授吳波表示,預選的着陸區面積比香港大11倍,可是內地在這些方面沒有相關數據,故此難以評估着陸火星任務的風險。

團隊為了分析火星地形與地貌,首先搜集歐洲和英國過往資料,再建構「三維集成測量模型」,並以人工智能的深度學習,成功在一個半月內,為整個着陸區分析了67多萬個隕石坑、逾200萬塊岩石和數百個火山錐,識別出可能影響着陸安全的大型斜坡、海拔低的地點,結果選取了火星北半球「烏托邦平原」南部的着陸點。

理大吳波教授(左)團隊研發創新的地形測量及地貌分析方法,協助選取火星着陸點。

理大吳波教授(左)團隊研發創新的地形測量及地貌分析方法,協助選取火星着陸點。(香港理工大學圖片)

理大團隊曾參與「嫦娥三號」到「嫦娥五號」探月工程,例如名為「嫦娥四號着陸區──地形及地貌特徵分析」的研究,蒐集大量月球遙距傳感數據,透過GIS為嫦娥四號在月球的可能着陸區,創建一個高精確度及解像度的地形模型。這些分析有助團隊就選取着陸點提出可靠的建議。

我相信地理資訊是最具靈活性和持續性的未來核心,而GIS幫助分析各種奧秘,這是我一直推動應用GIS的理由。

(編者按:鄧淑明博士最新著作《你未來就緒嗎?》現已發售)

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