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科技專欄

創科時代(一) :GIS 助探索火星的奧秘

中國的「天問一號」成功登陸火星,為中國的航天歷史寫上新里程。不過,中國空間技術研究院(CAST)指出,目前火星探測任務成功率僅約五成,主要的挑戰在於「進入/下降/着陸」(Entry/Descent/Landing,簡稱 EDL)這階段。

火星大氣層稀薄且受季節、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,所以尋找合適的着陸點並不容易。曾多次帶領團隊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足夠相關數據,難以評估着陸火星任務的風險。

為此,天問一號在 EDL 前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)就扮演重要角色。

為分析火星地形與地貌,理大團隊首先搜集歐洲和英國過往相關數據,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。

理大團隊曾參與「嫦娥三號」到「嫦娥五號」探月工程,協助蒐集大量月球遙距傳感數據,並運用 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。今次能參與「天問一號」的探索工作,不但進一步提升院校的航天技術實力,還引證 GIS 在協助探索各種奧秘之效用。

撰文:香港大學工程學院計算機科學糸、社會科學學院地理系及建築學院客席教授鄧淑明博士

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