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旅美科学家李荣兴为勇气号和机遇号绘制地图

http://www.sina.com.cn 2004年01月29日 17:45 新浪科技

图1对火星登陆有贡献的我旅美科学家Li Rongxing


图2李荣兴和火星漫游机器人

  新浪特约科技顾问 秦笃烈

  2002年5月29日NASA副局长在发射部分顿总部宣布邀请28为科学家参与MER2003火星探索计划。其中的名单上第一位是李荣兴。他是俄亥俄州立大学土木环境工程和地理科学系的地图绘制和地理信息系统实验室的首席教授。

  2001年12月NASA公开发出征集人才招贤榜,共收到84份应招申请,最后选出被认为是最有价值的科学家。他们成为NASA JPL的雅典娜科学团队的正式成员,参与JPL的MER2003计划。NASA副局长Dr. Ed Weiler博士认为:“选中的科学家在知识面、领域以及创造力方面都是出类拔萃的。”李荣兴教授是地理和遥感科学家。通过访问俄亥俄州立大学的网站得知他的学历并引起我的兴趣:1982年毕业于上海同济大学,1984年取得同济大学硕士学位。1990年在柏林理工大学获得照相测量和遥感博士学位。做了4个月博士后研究就转到夏威夷大学。1996年以副教授资格进入俄亥俄州立大学,5年以后晋升为正教授。他的研究兴趣非常广泛。

  目前除了承担JPL火星探测计划以外,还承担数字政府国家自然科学基金项目。他出版了一批著作以及发表了大批论文。1月14日我给他发送了电子邮件,对他取得的成就表示祝贺,2天以后收到他对我表示感谢的回信。他是地图绘制和地理信息系统实验室唯一的正教授。从图3所示的他领导的实验室团队的照片可以看到,他的团队中有5名来自中国。他已经培养的研究生中也有一些来自中国。这次他参与NASA火星探索计划除了他的团队是后盾以外,还带去了2名来自中国的助手。他们3人的姓名和照片出现在JPL网站的有贡献研究人员的名单中。由此可见他本人以及他的团队的研究水平和实力。1月18日他的母校同济大学向他发去贺电。李荣兴教授很高兴地回了电,信中他讲到“我很高兴毕业于同济大学,我将我的快乐与全体同济人分享,祝全体同济师生新年快乐。”他目前是同济大学兼职教授,原定3月份回沪,由于目前精神号和机遇号的繁忙工作,时间可能要推迟。1月18日下午,美国俄亥俄州哥城华人社区各界在俄州立大学新闻系联合举办了盛大的庆祝活动,祝贺李荣兴教授参与火星探险机器人计划登陆火星成功。李荣兴教授谈起自己这项进行4年的研究计划时称,他1997年从电视播放的火星“探路者”号探测任务的画面中,看到人类宇宙飞船虽第二次成功登陆火星并传回不少珍贵资料,但是当时所用的漫游机器人定位误差过大。李荣兴所领导的俄亥俄州州立大学地理信息系统和制图实验室于四年前开始了相关的研究计划,希望能开发出更能配合新的登陆机器人使用的软件,增加测图的准确度,以用来选择机器人在火星上更好的行走路线以及更适当的定位。


图3在俄亥俄州立大学的实验室研究团队

  李荣兴和他的研究团队开发了精神号调整和地图制作捆绑软件“MarsMapper”。这个软件为火星漫游机器人精神号和机遇号提供有效的极其精确的定位,使他们在预定的任务阶段在火星表面的漫游中采集样本。他的团队以接近实时的方式制作支持科学和工程操作的准确地图(例如数字地形模型、摄影以及漫游机器人在着陆位置的活动地图。)他的研究小组负责处理漫游机器人在每一个火星白天拍摄以及在晚上下载的图像。每一个晚上要计算和更新漫游机器人的位置信息包括新的坐标位置和高度。他们在火星探索计划中承担的另外一项任务是利用卫星、飞机、直升飞机拍摄的照片以及历次火星探测获得的数据的研究和处理精确确定漫游机器人的位置。


图4古雪夫陨石坑的地形图


图5古雪夫陨石坑的地形图(上)以及11号登陆位置的精细地形图(下)


图6古雪夫陨石坑三维地形图


图7 利用探路者得到的数据处理以后绘制的3D地形图


图8孪生火星登陆器精神号和机遇号的登陆位置

  在2004年1月21日中午举行的遥感数据学术研讨会上,李荣兴首次披露了他在MER 2003的一些关键任务中所起的关键作用。精神号着陆地点古雪夫陨石坑的地形图就是李荣兴和他的团队绘制的。图4为古雪夫陨石坑的地形图。图5为交互式古雪夫陨石坑的地形图(上)以及点击11号登陆位置得到的精细地形图(下)。图6展示古雪夫陨石坑三维地形图。图7 利用探路者得到的数据处理以后绘制的3D地形图图中还标出了降落伞(左上角)和热屏蔽撞击的位置(大陨石坑附近)。和1997年探路者登陆器相比,在着陆器活动的这种精确定位有很大进步。这一图片根据的照片是精神号着陆两周以后(1月19日)由轨道上运转的火星全球调查者(MGS)拍摄的。在第二次弹跳点左边的小正方形是根据位于精神号登陆器底部的降落图像运动估计系统(DIMES)的数据计算出来的精神号气囊第一次撞击火星表面的位置。照片下不的白点代表在古雪夫陨石坑的精神号着陆区哥伦比亚纪念站。标记为"surface feature location,"的点的左边白点(Lander/Rover)是利用登陆器的全景图像的视域估计出来的登陆器位置。这个图像是在火星的上午拍摄的。图8的两个红点展示MER2003的孪生登陆器精神号和机遇号的登陆位置(右:精神号登陆位置Gusev陨石坑;右:机遇号登陆位置Meridiani Planum[子午线平面])。

  美国宇航局(NASA)是举世闻名的宇航事业开拓者。华人在NASA具有特殊的地位。我国两弹一星的功勋科学家钱学森就是NASA的喷气推进实验室(JPL)的三个创始人之一。据喷气推进通信及雷达专家沈毓贤介绍说:“用数学来做火箭的弹道仿真,那个部门就是钱学森负责的。”目前有300多位华裔科学家在JPL工作,他们成就显赫。在这次世人瞩目的火星探索努力中,华人科学家扮演了相当关键的角色。李荣兴就是其中一位闪光人物。华人在美国宇航探索中取得突出成就从一个侧面说明中国在未来无人和有人的宇航探索中一定会取得更加辉煌的成就。对于NASA,除了有许多航天高技术作为人类科学财富值得我们借鉴以外,他们的科学数据共享的程度以及大学和研究所介入的深度,加上科学普及的力度也是很宝贵的经验。由国会通过的NASA法规定,要向美国的小学生、中学生、大学生以及全体公民普及宇航知识。这次MER2003火星探测的全过程,NASA的数以百计的相关网站构成实时更新的巨大宇航知识库。从1997年探路者登陆火星成功以来,也成为向全世界普及宇航知识和技术的知识库。这种知识和技术的普及的深度和广度并不受涉及和国家安全敏感问题的影响。“机密”的概念和级别正在发生变化。突出的例子是生物国防这样敏感的问题在美国已经成为民间的公开的自由学术讨论。医疗卫生和生物学专业人员成为生物国防的主力。


  
 
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