細析火星地貌 指路「天問」着陸
理大團隊結合3D測量AI技術評估風險 成功搜索安全降落區
國家首次火星探測任務「天問一號」近日順利「落火」，標誌着中國航天發展的重要里程。是次歷史性的重大科學探索工作，香港理工大學的科學家參與其中，為指引探測火星的路向及監察着陸狀況作出重要貢獻：理大土地測量及地理資訊學系教授吳波研發的創新地形測量及地貌分析方法，包括分析火星的地理數據，選定火星北半球廣闊烏托邦平原為着陸區，及以「天問」2月進入環火軌道後取得的最新資訊，結合3D測量與人工智能技術，迅速深入檢視平原各處的細緻地形地貌，包括相對高度、坡度，以及數以百萬計的隕石坑與石塊分布等進行風險評估，成功搜索出數個可能着陸點供國家航天局作最終選擇，是「天問」安全抵達與開展工作的幕後功臣。 ●香港文匯報記者 郭虹宇
在「天問一號」任務中，理大兩支跨學科研究團隊與中國空間技術研究院合作，分別於選取火星着陸點，以及製作精密「火星相機」監視着陸情況作出重要貢獻。該校昨日特別舉行記者會「解密」。
曾先後參與嫦娥三號、嫦娥五號探月工程的吳波分享，團隊協助選取火星着陸點的工作早於2017年至2020年期間開始。當時，他們分析火星的地理數據，篩選出三個候選着陸區，分別是亞馬遜平原、克里斯平原及烏托邦平原，均位於北緯5度至30度，三地的地理環境太陽日照充足，有助太陽能電池板供電；溫度適中，且海拔較低，可延長探測器降落時減速的時間；地形平坦，有利於探測器安全降落。
其後，該團隊經詳細研究後發現亞馬遜平原沙塵多，如風沙吹蓋太陽能板不利於火星車運作，而克里斯平原地形複雜，認為烏托邦平原較為理想。吳波進一步解釋，烏托邦平原是火星北半球最大的撞擊盆地，遍布沉積物，可能是遠古海洋，深入探測幾十米深可能會有水或冰的存在，便於探究火星是否有生命的痕跡。
經過進一步對烏托邦平原的相對高度、坡度的分析後，團隊發現風險較小的A、B區。A區位於烏托邦平原上一形成年齡為赫斯珀利亞紀（Late Hesperian）晚期的低地單元（Lowland unit）上，年齡約33.4億年，包含周圍高地和流域形成的河流，或湖泊或海洋和沉積物，普遍被冰凍作用及沉積成岩作用所覆蓋；B區年齡為30億年，較年輕，位處東部埃律西昂火山（ElysiumMons），該山峰的高度為地球最高峰珠穆朗瑪峰的兩倍。
作為前期準備工作，他們初步選出包括A區域及AB中間區域，大約70公里×180公里大小，面積約11個香港大的首選着陸區。隨着「天問一號」今年2月進入環火軌道，陸續收到軌道器「高分相機」拍攝得更為仔細的最新圖像。3月中旬起，團隊對傳回圖像進行解析，務求在5月初決定最後的着陸地點前分析好地貌。
分析逾200多萬塊石塊67萬個撞擊坑
在更充足資訊下，團隊對首選着陸區內撞擊坑、火山錐、石塊密度進行精密檢視，包括利用自主研發的「三維集成測量模型」生成該處3D地形模型，再利用人工智能技術提取分析逾200多萬塊石塊及超過67萬個撞擊坑，最後製作出全面的目標着陸區風險指數圖，為國家航天局提供三個橢圓形的候選着陸小區域，而「天問一號」最終亦在其中一個橢圓形區域附近安全着陸。
僅個半月時間按新資料評估
被問及選定目標着陸區的挑戰，吳波直言，由於今次是國家首次火星探測，未有建立自己的火星數據庫，所以前期工作只能暫時使用美國、歐盟的資料；由「天問」進入環火軌道獲得新資料至確定目標着陸區僅得約一個半月時間，可說是分秒必爭，團隊各成員為趕工日以繼夜工作，多次於實驗室留宿。
他形容，「天問一號」任務是龐大工程，成千上萬人的努力成果，而團隊作為其中的一顆「螺絲釘」，亦全力以赴，精益求精，終於成功在限時內完成工作，大家都對於能參與國家火星探測深感榮幸。
