容启亮|专访研发嫦娥五号取样器的香港科学家：很高兴我们没辜负期望_香港|专访|系统|样品|着陆|容启

人类航天器时隔44年再度奔月取土。 12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品，采用半弹道跳跃方式再入返回，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。嫦娥五号此次带回2千克月壤，取自月球风暴洋地区。
这份迄今为止“最年轻”的月壤样品抵达地球前夕， 12月16日，南都专访香港工程科学院院士、香港理工大学教授容启亮，他曾参与嫦娥三号、嫦娥四号所用“相机指向机构系统”的研发。 2011年起，容启亮带领团队与中国空间技术研究院合作，负责设计、制造了此次“嫦五”登月采样使用的近距离摄影机、表层取样器和封存月壤样品的初级封装系统。
容启亮向南都采访人员透露，使用全自动机械臂采集如此大量的月球样本史无前例。 “嫦五”带有两个月表采样器以应对不同质地的月壤，着陆月球后，用于月表的采样装置共采样12次，其中第三次一度取样过多，采样器顺利地自动凿去了一部分。

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容启亮。
南都：11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，运送嫦娥五号探测器至地月转移轨道。 12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆月球。这段时间里，你和团队在做哪些准备？
容启亮：长征五号运载火箭发射之后，我们一直留意着资讯，非常紧张地看着嫦娥五号探测器进入地月转移轨道，着陆月球。我们本来应该在北京测控中心看着它采样，但由于疫情，实际上是在香港监测全程。

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12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品安全着陆。新华社采访人员任军川摄
探测器着陆，进行钻取后，就到我们的部分了。我们团队研发的是两个采样器，两个近摄像机，以及初级封装系统。具体在月球哪个区域采样，由地球这边的工作人员通过近摄像机传回的画面做出选择，在此之后的一切，都是全自动的。
南都：月表采样如何自动进行？
容启亮：首先，接到指令后，初级封装系统将样本罐打开，机械臂将采样器下放采样。
铲子形状的采样器（甲）是为采集松散的月球样本设计的，它闭合时能震动，甩走多余碎片，也能够凿开大块的月壤。采样器（乙）则能够钻进月壤，通过打开齿状金属瓣抓取黏性样本。两个采样器各配有一台近摄像机。
采样一开始进行得比较慢，后面工作人员用得顺手了，就加快了速度。整个过程原来预计要持续30多个小时，结果提早完成，用了不到20小时。第三次采样采多了，我们的采样器顺利凿去了多出的部分。

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采样器（甲）模拟凿开大块月壤。
我们一直在实验室里盯着温度、电流、形态等等装置内部的参数，以便发现问题时及时遥控补救。如果遇到什么问题，实验室里有一个模拟器可以让我们立即试验。很幸运，整个流程都很平稳，我们在设计时预测的环境更为极端。
采样完成后，装置自动进行路径规划，返回到嫦娥五号着陆器的平台上，把样本倒进初级封装系统样本罐那里。
南都：月表采样进行了多少次？
容启亮：我们的采样器在月球上采样了12次，同时我们在地球上做试验，看样品罐是不是已经够满了，差不多满了就必须停了，不然盖子会合不上。月壤有时候会堆成一座小山的样子，要一直很小心地看着它，考虑照片拍摄时的光照环境，评估罐子到底有多满，在这个环境下关盖子是否安全。
另外，我们的初级封装系统上有漏斗，用来保护罐子的边缘不会被样本污染，漏斗本身也能实现横向将多余样本刮走的功能。
最后就是锁罐。样本罐一开始是锁在初级封装系统里的，初级封装系统自动把样本罐密封好的同时，要解除罐的锁定，让样品罐能被采样器夹住，拎起来抵达“嫦五”的顶部，也就是上升器的位置。我们的近摄像机有视像导航功能，能自动校正，准确地把样本罐摆进上升器返回舱的凹槽里。

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机械臂钳起完成封装的样本罐抵达上升器。
在地球上试过成百上千次，也不能确保到了月球上没问题。这些虽然都是小细节，我们还是很担心的，做不成难道派个人上去吗？（笑）
我们一路看着机械臂下摇将样品罐取出，稳稳地放进上升器返回舱里，才松一口气，在office开香槟庆功。
南都：“表取采样执行装置”的研发用了多长时间？
容启亮：2010年，我们和中国空间技术研究院合作，争取到这个项目。 2011年开始做样机的研发。 2012年，样机通过了测试。 2017年，真正将投入使用的装置做好交付了。之后的三年里，我们又重新做了很多实验验证。
表取采样执行装置在月球面向太阳的一面运作，而月面温度可高达摄氏110度。我们设计这套创新的系统时就必须考虑，它要能够在极高温下运作，经受太空穿梭期间及月面的极端环境，包括升空及着陆时的冲击和震荡、月球的真空环境、太阳风及宇宙射线，并确保在高速穿越地球大气层时，样本仍然保持稳定。
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。这个项目从前期研发、装置设计到仪器制造，都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。这次任务十分复杂，环环相扣，任何细节只要出现细微错误，便会令之前所付出的努力全都白费。我们十分感谢国家把这项关键装置的研发任务交给我们。很高兴我们不负期望。
南都：此次嫦娥五号探月返回任务实现了我国首次地外天体的采样与封装，这一步有什么样的意义？
容启亮：这次我们所取的月壤样本来自月球的风暴洋地区，与此前人类取到的样本完全不同，比那些样本“年轻”几十亿年，受太阳风、宇宙射线的侵蚀比较少，对于月球的研究是一个里程碑。
我们国家以前对于月亮的了解比较少，这次实现月壤自动采样封装，对于我们将来在星空探测领域的研究和发展非常关键。
南都：你是如何与嫦娥计划结缘的？
容启亮：我们团队以前曾经与欧洲太空署、俄罗斯太空署合作。从嫦娥计划开始，我们国家也开始做星空探测。那时候我们香港理工大学的校长和国家航天局有较多联系，他们知道我们有这个能力。
于是，我们团队与中国空间技术研究院的专家为嫦娥三号研发了“相机指向机构系统” ，很成功，这个系统也应用到了2019年嫦娥四号的月背探测任务中。

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容启亮及其团队与香港理工大学专家团队。
南都：你怎样看待我国航天事业近年来的发展？团队接下来有什么计划？
容启亮：（我国航天事业）我觉得可以说是稳步发展。
做航天研究，最要紧是在科研中得到知识，同时带动国家的发展。航天工程涉及很多领域，在每个领域都要做到极致。去那么远的地方，第一次就要成功，品质是很重要的，（航天事业的苛刻标准）是一个很大的拉动（力量）。
我们理大在航天项目里所得到的知识和科技都有应用于产品的研发。例如，我们早些时候制作了微型注塑机，它的精准度可以达到微米级，那时候没有其它机器能做到。这些技术后来帮助我们开发了手术机器人，在我们最近研究的无人水管维修、测量中也有应用。其他航天技术转化为民用的例子有很多。
这次嫦娥五号带着样本回到地球之后，我们会重新分析整个过程的数据，探讨是否有改进空间。我们有另外一套准备给嫦娥六号的仪器，进一步的时间表还在论证之中。
统筹：南都采访人员向雪妮
【容启亮|专访研发嫦娥五号取样器的香港科学家：很高兴我们没辜负期望】采写：南都采访人员林子沛实习生陈盈盈

容启亮|专访研发嫦娥五号取样器的香港科学家：很高兴我们没辜负期望

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