天问一号、嫦娥五号背后的香港科学家：国家的需求也是香港的需求
2021年5月15日，天问一号火星登陆器成功登陆火星，中国成为第二个实现火星登陆的国家。这项国家星际探索工程的幕后功臣也包括来自香港的科学家——香港理工大学教授容启亮率领团队，研发了此次搭载于火星探测系统上的关键仪器“落火状态监视相机”（“火星相机”），拍摄火星的周遭环境。
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。多年来，他和团队与中国空间技术研究院专家携手研制出多项太空仪器，包括应用于2013年嫦娥三号及2019年嫦娥四号月背探测任务的“相机指向机构系统”，应用于2020年嫦娥五号的“表取采样装置”及最新应用于天问一号的“火星相机”等。
“能够参与国家重大工程项目，我感到非常光荣。”容启亮说，包括“落火状态监视相机”等在内的项目，是香港与内地共同努力的成果。同时，两地更多的互动也大大拓展了香港学生的研究视野，香港学生在参与过程中深刻领悟到，一定要掌握核心技术，关键技术不能被别人“卡脖子”。
参与及见证中国航天事业发展
2020年12月2日，中国探月工程嫦娥五号探测器成功落月并完成核心关键任务——月面自动采样封装。在中国首次月面采样返回的探测任务中，香港理工大学（以下简称“理大”）科研团队研发的表取采样装置助力嫦娥五号在月球表面“挖土”成功。
采集月球样本是中国太空探索历史上的一个重要里程碑，而理大是参与嫦娥五号工程的唯一一家香港高校。嫦娥五号探测器以“表取采样”和“钻取采样”两种方式获得月壤，理大科研团队承担的正是表取采样系统的研发。
容启亮及其团队研发的表取采样执行装置附着在嫦娥五号的着陆器上，整套装置由超过400件工件组合而成，包括采样器甲、采样器乙、初级封装装置和近摄相机。采样器甲和采样器乙分别用来挖取松散和黏性的月球土壤，初级封装装置是表取样本的暂存器，近摄相机则发挥识别样本和视像导航等作用。
表取采样执行装置
对于获邀参与这次具有开创性意义的太空任务，容启亮及其团队深感荣幸。他说：“通过全自动机械臂采集如此大量的月球样本是史无前例的。这个项目由前期研发，装置设计到仪器制造，均需要我们的团队在创新性、精确度和可靠性等方面达到极高水平。”
表取采样执行装置全自动机械臂
容启亮回忆，嫦娥五号探测器着陆、开始工作后，他和团队全程盯着发回的信息，包括电流、电压和温度等数据。“那几天都没有睡觉，等到它将样品罐放到上升器里面，我们才松了一口气。”
在“表面采样执行装置”设计中，包含两个可抵受摄氏200度的采样器、两台耐高温的近摄相机以及初级封装系统。其中，初级封装系统初步重量约为2.5公斤，最初已被认为是很轻的设计。但团队们精益求精，将系统设计中的“样品罐”融合在整个机械结构里，让重量最终缩减至1.5公斤。
在差不多同一段时间，容启亮亦率领团队于2017年开展 “火星相机”的设计及制造，并在不到3年间，成功研制及通过多项相关验证。“火星相机”黏附于着陆器外层平台，用以监视着陆情况、火星的环境，以及降落后巡视器的操作状态，这些信息对巡视器在火星表面进行巡视活动非常重要。
从参与嫦娥五号到天问一号，容启亮认为每一步都是挑战。表取采样执行装置是在月球面向太阳的地方运作，月面温度高达110摄氏度，所以系统必须克服极高温、宇宙射线等极端环境并保持样本稳定。同样为适应太空环境，“火星相机”须轻巧、外壳坚固，具备广阔测量视野，亦须抵御零下70度的低温及抵抗等同地心吸力6,200倍的冲击力，加上火星和地球的距离愈来愈远，传送相片等资料难度非常高，“任何细节只要出现微细错误，努力就会付诸东流，因此工作需要非常扎实才行”。
容启亮教授科研团队与中国空间技术研究院共同研发的“火星相机”
研发高精尖项目避免“卡脖子”
在大多数人眼里，航天技术是“高冷”的，高高在上。容启亮则认为，其实现在越来越多的航天技术正在向民用化方向转换，人们的日常生活因之更加便利。
“其实很多航天核心技术可以运用在民用上。”容启亮说，航空航天技术离我们并不遥远。航空航天技术或许并不能直接售卖给大众，但在研制过程中发展了很多核心技术，比如说在航空航天中需要运用特别的涂料以对抗不同的环境，而这些涂料技术同样可以应用于其他高端仪器中，也就意味着航空航天技术可以转化为民用技术，进而服务民众。
“很多核心零部件国外已经掌握了，但国内还未能生产。”容启亮说，这些只有国外掌握的核心关键技术，也可以通过这种高精尖的项目而打破。“关键核心技术不能被‘卡脖子’，更不能只买国外的零部件回来组装。”
容启亮发现，此次跨区域的科研联动，也给了香港年轻人一个重要启发：过去香港一直比较重视基础科研，但更倾向于多出文章、多写论文，这在一些很窄的领域研究容易出成果，但真正想做一个有世界影响的研究，是不能闭门造车的，因为这些研究往往是跨领域的。
香港理工大学团队攻坚克难
与内地密切互动中拓展认知
相当长一段时间几乎每隔一周，容启亮就要在北京与香港之间往返，作为天问一号、嫦娥五号背后的香港科学家，容启亮经常要就项目评审与内地互动，“我的普通话就是跟我团队中来自内地的学生学的”。
从不会说普通话到能够熟练与用普通话进行对话交流，这折射出他与内地交流互动的密切，“我们也经常会在粤港澳大湾区内进行测试，每一次合作都拉近了香港学生与内地之间的联系，而我们的团队也吸纳了不少内地学生”。
航天研发的每一个阶段会设有评审会，评审由理大和内地科研机构共同完成，团队的默契及合作让航天科研顺利推进。“嫦娥五号表取采样执行装置的不少实验和测试在深圳航天东方红卫星进行，随着实验和测试次数的增加，香港和内地的合作也愈加顺畅。”
容启亮建议，两地之间还可以持续打破机制的障碍，继续加深合作。一是香港政府向内地学习，加大对科研的投入；二是两地通关流程还需简化，尤其顺畅技术设备等方面的运输，提高香港和内地科研合作效率。
“在香港，大多数人会觉得航空航天事业是非常遥远的事情。如果与内地保持更多互动、参与一些大项目的交流与合作，香港人也会明白，国家的需求也是香港的需求。”容启亮也不时会带领香港学生到内地观看航天设备、了解航天研究，参加相关学术交流活动，为学生创造与内地交流的机会，让他们对国家的航天事业有更丰富的认知。
容启亮教授(右一)向中国航天集团副总经理杨保华介绍理大研发的航天仪器
理大的经验是一个成功例子，展示香港有坚实的创科实力，可以参与国家重要的创科任务并作出贡献。事实上，理大不单先后多次获邀参与国家航天任务，也参与内地高铁系统、智能城市发展等，科研成果涉及不同领域。此外，理大的国家重点实验室及国家工程技术研究中心香港分中心，在化学生物学及药物研发、超精密加工技术、铁路科技及钢结构工程技术的开发，涉及的科研技术均都达世界级水平。
香港理工大学积极参与大湾区建设及科研合作
在2019年，香港理工大学与佛山市政府签约，未来将在佛山成立分校。香港理工大学发言人指出，双方正就细节进行探讨，待疫情放缓后，校方将尽快恢复与佛山商讨筹办校区的事宜，相信佛山分校可让理大的科研成果与大湾区的产业结合，从而推进理大科研发展战略的实施。
基础研究一向是香港本地大学的强项，未来香港的大学亦可藉着与内地机构的科研协作，综合香港及大湾区其他城市的科研及产业力量，发挥协同效应，优势互补。今年是国家“十四五”开局之年，“十四五”规划明确支持香港建设成为国际创新科技中心。在国家创新科技发展大潮当中，香港既可以作出贡献，亦可以受惠，做到以香港所长，贡献国家所需。
南方+、香港特区政府驻粤经济贸易办事处联合出品
撰文：郜小平 罗俊敏
受访者供图
【作者】
【来源】 南方报业传媒集团南方+客户端