崔平遠受訪者供圖
■本報見習(xí)記者趙宇彤
“仰觀宇宙之大，俯察品類之盛?！泵鎸棋珡V袤的宇宙，令人類總有無限遐思：人類怎樣奔月？火星上是否存在生命？太陽系的其他小天體上藏著哪些秘密？
為了揭開這些秘密，人類將探索的目光投向深空。
“深空探測是人類航天活動的重要組成部分，常指對月球及月球以遠空間的探測活動。”北京理工大學(xué)宇航學(xué)院教授崔平遠表示，這是人類了解宇宙、認識太陽系、探索地球形成與演變的重要途徑。
從1999年的意外結(jié)緣算起，崔平遠已在深空探測領(lǐng)域耕耘20余年，帶領(lǐng)團隊取得多項突破性成就。我國航天事業(yè)走向深空的每一步，都有他的身影。
日前，崔平遠因?qū)χ袊教焓聵I(yè)作出的突出貢獻，榮獲中國航天基金會獎“錢學(xué)森杰出貢獻獎”。
“吃螃蟹的人”
“21世紀將是世界航天活動蓬勃發(fā)展的新世紀?！?999年，中國工程院院士、時任國家航天局局長的欒恩杰訪問歐洲后，勾勒出“大航天”的新藍圖——將空間技術(shù)、空間應(yīng)用和空間科學(xué)統(tǒng)一納入國家航天發(fā)展規(guī)劃體系。
“當(dāng)時，歐洲正在論證實施‘智慧-1號’月球探測任務(wù)和‘羅塞塔’彗星探測任務(wù)，而國內(nèi)航天的注意力還在運載火箭和人造衛(wèi)星上?！贝奁竭h回憶道，深空探測作為一個極具挑戰(zhàn)性的前沿領(lǐng)域，吸引著全球目光，而我國在該領(lǐng)域卻近乎一片空白。
我國不能錯過這場探索浪潮。欒恩杰思考良久，決定著手部署我國深空探測領(lǐng)域首個研究任務(wù)——“遠程空間非合作性飛行體的會合與附著問題研究”。
這項艱巨的任務(wù)該交給誰呢？
欒恩杰將目光投向了哈爾濱工業(yè)大學(xué)。時任哈爾濱工業(yè)大學(xué)校長楊士勤和科技處處長張華左思右想，決定讓留學(xué)歸來的崔平遠試一試。
“國內(nèi)深空探測是全新的方向。當(dāng)時我剛剛留學(xué)回來，還沒接手具體的科研項目，大家可能知道我做事情比較認真?！贝奁竭h笑了笑，“我那會兒不知道什么是深空探測，也挺好奇。這樣的任務(wù)對年輕人來說是難得的機會，我就接下了?！?span style="display:none">Nhy即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
崔平遠就這樣踏入了深空探測領(lǐng)域。
1999年10月，崔平遠帶著兩名博士生到北京匯報工作。不過，說是匯報，實際他們?nèi)藢ι羁仗綔y一無所知?！安恢郎羁仗綔y是什么、該怎么做，我們只能提前兩天趕到北京‘掃掃盲’。”崔平遠說。
憶及20多年前的科研啟程，崔平遠說：“小天體分兩類，分別是小行星和彗星，質(zhì)量小，引力更小，怎樣在復(fù)雜的空間環(huán)境中，實現(xiàn)對非合作目標的可靠附著，是最大難題?！?span style="display:none">Nhy即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
1998年，美國宇航局發(fā)射深空1號探測器，旨在驗證未來深空探測所需的12項空間技術(shù)。崔平遠敏銳捕捉到了機會，自動控制專業(yè)出身的他，決定從自己最熟悉的領(lǐng)域切入。
“我們結(jié)合自身需要，確定了深空探測任務(wù)的軌道設(shè)計、自主導(dǎo)航和自主管理三個方向?！贝奁竭h說，找到切入點后，他和團隊開始了為期兩年的攻關(guān)，終于啃下了這塊“硬骨頭”。
2002年，北京航空航天大學(xué)的一處平房里，該項目順利通過成果鑒定。自此，我國邁出了深空探測領(lǐng)域關(guān)鍵的第一步。
邁向遙遠深空
近年來，我國深空探測的腳步從未停止。月球、火星、小天體……深空探測向深向遠的每一步，崔平遠從未缺席。
2011年，崔平遠接到一項新任務(wù)?！啊隙鸲枴瓿芍饕蝿?wù)后，利用剩余燃料從月球出發(fā)，對日地拉格朗日L2點和小行星進行探測?！贝奁竭h告訴記者，他和團隊負責(zé)確定探測目標小行星和設(shè)計任務(wù)軌道的重任，“從月球飛往L2點和從L2點出發(fā)探測小行星，都是國際首次，幾乎沒有可供我們參考的設(shè)計和飛行經(jīng)驗”。
此外，“嫦娥二號”還面臨著燃料有限、月球出發(fā)、測控能力有限等嚴苛工程約束問題。如何在實現(xiàn)測控、交會和任務(wù)時間約束的基礎(chǔ)上，搜選到有價值且適合任務(wù)目標的小行星，并設(shè)計出近距離飛越軌道？
這可愁壞了崔平遠團隊。他們嘗試了很多方法，發(fā)現(xiàn)無論是從月球出發(fā)，還是從L2點出發(fā)，都難免受到嚴重的引力攝動干擾。
“我突然想到一句大白話，叫‘兩頭堵’。干脆就兩邊一起出發(fā)，在中間碰面，這樣可能減少誤差。”想到絞盡腦汁設(shè)計方案的日夜，崔平遠忍俊不禁，設(shè)計了從月球飛往L2點的軌跡，面對所剩不多的燃料，必須找到適合在1500萬公里內(nèi)實現(xiàn)飛越探測任務(wù)的小行星。
崔平遠團隊把這一范圍內(nèi)的小行星看了又看、找了又找，卻始終沒有確定目標。
“后來，我干脆決定找找‘藏’起來的小行星。”崔平遠口中的“藏”，是指利用天體借力機制，進一步擴大可探測目標小行星的搜選范圍。功夫不負有心人，終于崔平遠團隊在60余萬顆小行星庫中，找到“嫦娥二號”的“最佳拍檔”——4179號圖塔蒂斯。
在該項目中，崔平遠團隊創(chuàng)建了能量約束下的目標天體可接近評價方法，提出“多節(jié)點變尺度”流形管，直接支撐了“嫦娥二號”拓展任務(wù)獲得圓滿成功，實現(xiàn)了國際上首次從月球出發(fā)到L2點、從L2點出發(fā)探測小行星的任務(wù)。
月球之外，崔平遠團隊還邁出了探索火星的重要步伐。由于地球與火星距離在5500萬到4億公里之間，而探測器著陸火星過程僅數(shù)分鐘，國際上將其稱為“恐怖七分鐘”。
作為國家“973”計劃“行星表面精確著陸導(dǎo)航與制導(dǎo)控制問題研究”項目的首席科學(xué)家，崔平遠說：“我們攻克了大氣進入軌跡抗擾設(shè)計與跟蹤制導(dǎo)、著陸過程的相對導(dǎo)航與穩(wěn)健避障制導(dǎo)等核心技術(shù)?！睘椤疤靻栆惶枴币淮涡酝瓿苫鹦黔h(huán)繞、著陸和巡視三大目標提供助力，崔平遠興奮萬分：“這在人類火星探測史上是絕無僅有的，標志著我國在行星探測領(lǐng)域已跨入世界先進行列?！?span style="display:none">Nhy即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
“未來10年非常關(guān)鍵”
完成月球和火星的探測任務(wù)后，下一步該邁向哪里？崔平遠想到了小天體。
“小天體是太陽系的‘活化石’，也是深空探測活動的另一類重點目標。”崔平遠告訴記者，小天體探測在揭示太陽系的形成演化與生命起源等方面意義重大，“不過，小天體表面‘附著’一直是個難點”。
為什么“附著”是一項工程實現(xiàn)的難題？崔平遠解釋說，由于小天體引力微弱、形貌不規(guī)則，探測器在附著時極易傾覆反彈。
“雖然其他國家已實施了多次小天體著陸任務(wù)，但都是‘蜻蜓點水’、一觸即走，或者出現(xiàn)了傾覆反彈，均未實現(xiàn)穩(wěn)健附著。”崔平遠告訴記者。原本探測器在著陸小天體時，會以一定的速度和姿態(tài)直接撞擊或接觸小天體表面，通過自身的結(jié)構(gòu)強度和設(shè)計承受著陸的沖擊力，崔平遠團隊將這類“硬碰硬”的方式稱作“剛性著陸”。為避免此類問題發(fā)生，他們開始摸索智能柔性附著技術(shù)。
“我們很難定義智能柔性材料的具體坐標，但可以創(chuàng)建一個等效面，并找到其中一個穩(wěn)定的三角結(jié)構(gòu)，放上三個鋼塊，實現(xiàn)局部的剛性。”崔平遠說，這一“柔中帶剛”的技術(shù)開創(chuàng)了弱引力小天體柔性附著的全新方向，也推動了我國小天體穩(wěn)健附著技術(shù)的原創(chuàng)性研究。
1999年與深空探測結(jié)緣之時，崔平遠的首個任務(wù)對象便是小天體。“從當(dāng)時的一張白紙，到現(xiàn)在我國深空探測事業(yè)蓬勃發(fā)展并取得諸多原創(chuàng)成果，離不開航天人的拼搏。”崔平遠感慨道，我國深空探測從“跟跑”到“并跑”，已經(jīng)達到世界前沿水平，但依舊面對諸多全新挑戰(zhàn)。
從工程角度看，如何才能發(fā)現(xiàn)更多天體，成為進一步發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問題。崔平遠表示，“盡管FAST（500米口徑球面射電望遠鏡）的建設(shè)提高了我國小天體搜尋方面的發(fā)現(xiàn)率，但地面觀測手段仍需進一步提升?！?span style="display:none">Nhy即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
同時，人工智能技術(shù)的快速發(fā)展也為深空探測提供了新手段?！吧羁仗綔y是人工智能技術(shù)應(yīng)用的一大重點領(lǐng)域，距離地面越遠，信號的延遲越大，對自主導(dǎo)航和管理的要求就越高。”崔平遠說，人工智能技術(shù)則為破解這一難題提供了“及時雨”。
“一項新技術(shù)從應(yīng)用到成熟，一般需要一二十年?！贝奁竭h鄭重地說，“因此，要想讓人工智能在深空探測領(lǐng)域發(fā)揮更大價值，未來10年非常關(guān)鍵?！?span style="display:none">Nhy即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
《中國科學(xué)報》(2025-05-08第4版人物)本文鏈接：http://www.enbeike.cn/news-8-4076-0.html崔平遠：親歷深空探測每一程
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