香港理工大学容启亮教授及其科研团队，是香港唯一参与国家深空探测重大工程的科学家团队。早年从英国学成之后，容启亮一直在香港理工大学从事工业自动化及管理领域研究。三十年间，他勇于创新探索，相继研制发明了“相机指向系统”、月壤“表取采样执行装置”、“火星相机”等多项精密太空仪器。这些重大科研成果被运用于国家探月工程嫦娥三号、四号、五号和火星探测任务“天问一号”，为中华民族“上九天揽月”的“航天梦”助一臂之力，也在人类深空探测工程史上留下深深的香港印记。可以说，容启亮是当之无愧的香江探月问天第一人。作为多次参与国家重大工程的航天“老将”，容启亮见证了中国航天事业的发展历程，他自豪地说，“能够参与国家重大工程项目，我感到非常光荣”。

“相机指向系统”助“玉兔”访“广寒宫”

2013年12月14 日，那个寒冬的夜晚是容启亮教授毕生难忘的日子，他在北京航天飞行控制中心与众多科学家一起，监测嫦娥三号著陆器顺利降落月球。他发明的“相机指向系统”安装在嫦娥三号著陆器上，勘察“玉兔号”月球车进行月面巡视，完成了国家交付的必达使命。

这套“相机指向系统”是容启亮教授及其研究团队的重大科研成果，实现了在与地球相隔40万公里外的月球表面拍摄清晰的360度图像，帮助控制中心指挥月球车的活动。“相机指向系统”设计新颖、结构超薄，长85厘米、宽27厘米、深16厘米，重2.8公斤，可俯仰转动120度，偏航转动340度，能够拍摄月貌全景影像，以及整个月球车的释放过程，并进行月面运动监视。其特色是能够抵受月球表面高达300摄氏度的温差，可在重力只有地球六分一的环境使用，多角度协助拍摄和监测月球工作。整个系统比欧、美、俄同类型的轻一半，成本更低。由于在登月任务中的出色表现，“相机指向系统”又被应用到2019年嫦娥四号月背探测任务中，安装在嫦娥四号著陆器的顶端，实现人类探测器首次月背软著陆。

“表取采样执行装置”成功挖回月壤

嫦娥五号的一项重要任务是要把大约两公斤的月球土壤标本带回地球，首次实现我国地外天体采样返回，标志着中国航天向前迈出一大步。嫦娥五号以“表取采样”和“钻取采样”两种方式采集月壤，容启亮教授带领的科研团队负责研制在月面进行全自动的“表土采样”及封装任务，技术难度之高超乎想象。容启亮教授说，“我们从来没有做过类似仪器的研发，外国也从没有，此前几十年，俄罗斯曾经进行无人月球取样，但采用的是钻取方式，而美国则采用人工采样的方式，嫦娥五号的采样装置完全没有先例可以借鉴。”

经过六年的不懈努力，经历了数千次测试后，直到2017年，容启亮教授团队最终研制出一套由超过400件零件组合而成的“表取采样执行装置”。其中，“初级封装装置”作为表取样本的暂存器，是该系统的核心设备，保证珍贵的月壤“一颗不撒”。整个装置重约1.5公斤，样本罐只有360克，各零件均以最适切的材料，包括钛合金、铝金属及不锈钢等制造，能耐受200摄氏度的高温；工艺设计独具匠心，包括透过漏斗将样本倒入样本罐内又不弄污罐身，锁罐前扫走溢出罐口的月壤，确保罐盖妥善关好，还会将罐内的样本密封锁紧等等。“初级封装装置”在采集月壤过程中发挥了重要作用，最终嫦娥五号仅用20小时，采样器在月球上采样了12次（预设20次），便完成了从月球表面收集样本的任务，大大缩短了操作时间。

小小“火星相机”——“祝融号”的大眼睛

搭载于火星探测系统“祝融号”上的关键仪器“火星相机”，是容启亮教授团队的最新研究成果之一。这款“火星相机”外观小巧，重量仅约390克，却蕴含“大能量”——可承受地心引力6,200倍的冲击，经得住太空“长途旅程”中150摄氏度的极端温差，还具有水平视野范围达120度、对角视线视野范围达170度的超广角低畸变镜头。“火星相机”搭载于著陆器的平台前端，主要用于监视著陆情况、火星周围环境，以及降落火星后“祝融号”的操作状态，包括太阳翼的打开和天线的状况等。这些信息对掌握火星车能否在火星表面成功巡视至关重要。

一个小小的镜头对技术要求极高，容启亮教授形容这是工程界的“终极挑战”。“制作这个相机其实要考虑很多因素，要弄清楚从发射到著陆，相机都要经历怎样的过程，包括辐射及温度的转变等。到了火星之后，著陆又是怎样的情况，著陆之后的环境、开始工作的环境都是怎样的。”为了满足这些严苛要求，“火星相机”采用了特别的凹凸面设计，这些“凹凹凸凸”能够增加面板强度，并可让面板更好地贴著每一个重要零件，起到更好的保护效果，同时有利于将零件热量均匀地带到外壳，当相机进入极端、高辐射的环境中，也可避免内部零件过热而损耗。

为国家航天事业发展贡献“香港智慧”

从嫦娥三号、嫦娥四号所用“相机指向系统”研发，到嫦娥五号的月表采样器的设计，再到火星探测器的“火星相机”研制……多年来，容启亮教授团队的研发成果屡屡被运用到国家重大深空探测任务之中。“这是挺重要的仪器，国家都放心交给我们做，显示国家信得过香港的科研。”随著国家航天事业取得一系列突破性进展，在“一国两制”之下，包括香港理工大学在内的香港科技界，发挥自身所长，服务国家所需，为国家科技发展大局贡献出“香港智慧”。

展望未来，容启亮教授透露研究团队的未来规划著重于两个方向：一是继续进行深空探测研究，希望日后能够参与到国家更多具有挑战性的深空探测任务之中；二是将团队研发的太空科技成果，应用到民用领域，让更多人受惠于科技发展。“现在国家发展得非常好，中国现在是全世界第二大经济体，也非常愿意搞科研，我觉得香港的科学家可以继续参与大型的项目，给我们机会贡献自己的力量。”他希望在未来深空探测任务中，有更多的香港科学家加入，同其他科研人员一起，共同推进深空探测科学与技术的发展，共同创造中国在深空探测领域更大的辉煌。

（作者系中央政府驻港机构研究员）