NASA华人科学家驾驶“毅力号”驰骋火星
来源:新民晚报网 作者:彭庆松 时间:2021-10-03 点击:
严正和火星车模型
严正在办公室
人物名片
严正
NASA喷气推进实验室机器人界面和视觉化小组主管
圣马利诺高中机器人俱乐部导师、创始人
今年2月18日，美国火星探测器“毅力号”登陆火星。负责驾驶和操控这台火星车的，是一位华人——美国航空航天署（NASA）喷气推进实验室机器人界面和视觉化小组主管严正博士。
严正博士致力于应用机器人登陆火星的研究和开发，以其专业的知识及技术，在太空机器人的设计、开发和操作方面，均有许多杰出的表现。他成功领导开发了系列程序，用以控制和操作火星探测“漫游者”和着陆器。
严正曾担任了2004年“勇气号”“机遇号”和2012年“好奇号”的“漫游者”驾驶角色，对火星地质历史的科学发现做出了巨大贡献。今年，他再次负责火星探测车“毅力号”的操作工作，寻找火星上生命的证据。
文/彭庆松
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孤儿院里走出的NASA科学家
作为全球顶尖科学家，严正成功的背后却有着外人所不知的坎坷成长历程。他1960年出生于中国台湾，5岁时父亲因意外身亡，母亲由于无力独自扶养3个年幼的小孩，无奈将他送到了华兴育幼院。
严正9岁那年，母亲也不幸辞世，严正的兄妹都成了华兴育幼院的孤儿。贫困和失去双亲的打击，并没有打倒严正，反而培养了他坚强和独立的性格。
华兴育幼院收留的遗孤很多，每位老师至少要照顾四五十个小朋友，常常忙不过来，孩子们发生矛盾有时就只能靠他们自己解决。华兴育幼院所属华兴中学有一支少儿棒球队，小球员常常与其他小朋友发生冲突。“严正又瘦又小，但很有主见，因为看不惯同学被棒球队员欺负，他会挺身而出，自己却被打得鼻青脸肿。”严正的一位中学同学回忆道。
严正1983年获得数学学士学位，后于1985年赴美留学。在美国求学期间，严正开始认真思考自己的人生规划。主修数学的他在第一天上课时，面对台上的教授，他对自己今后是否愿意每天与数学理论为伍产生了怀疑。最后，他决定改变专业，选择了应用数学与机械。
1992年，严正获得美国爱荷华大学应用数学博士学位和机械工程硕士学位。毕业后，进入明尼苏达大学的陆军高性能计算中心工作。1997年，严正得知NASA正在进行一个小型的“火星探路者”计划，这大大激励他的挑战之心，他希望将自己设计的汽车模拟程序应用到火星上。
不到半年，严正美梦成真。一次在意大利罗马举行的会议上，严正巧遇NASA喷气推进实验室负责人。这位负责人正苦恼着要找寻能够负责操控火星车程序设计的科学家，而严正就是他要找的人。他们一拍即合。1998年，严正进入NASA在加州的喷气推进实验室，服务至今。
在NASA期间，严正致力于应用机器人登陆火星的研究和开发，在太空机器人的设计、开发和操作方面，均有杰出的表现。他成功领导开发了Robot Sequencing and Visualization Program(RSVP)，用以控制和操作火星探测器“漫游者”和着陆器。
他还担任了2004年“勇气号”和“机遇号”，以及2012年“好奇号”的“漫游者”驾驶角色，对火星地质历史的科学发现做出了重要贡献。
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成为操控火星车的“老司机”
美国2020年成功发射的“毅力号”火星车，建造耗时10年，总投资超过24亿美元。“毅力号”配备的仪器可以直接探测现在和古老生命迹象，移动工作站可以用一种钻头采集岩石和土壤标本，并将他们装进小管子封存起来，等待下一艘飞船来将这些标本接回地球，这将有助于科学家在地球的实验室里用特殊的设备研究样本。
“毅力号”上有一架1.8千克重的无人驾驶飞机“机灵号”，用以测试在火星稀薄的大气中的飞行状况。无人机可以到达火星车无法前往的地方，探测范围更广，这也是为未来的火星探测或载人登陆做准备。但火星大气层密度只有地球的1%，要飞起来，还要控制方向，难度不小。操控这个无人机的也是严正，目前已经完成了6次飞行任务，可以说是开启了火星上的“航空元年”。
“毅力号”承担任务之重，操作之复杂远胜于前几次火星探测，面对压力，作为“老司机”的严正表示，很早以前驾驶“勇气号”和“机遇号”时，自己把指令发给火星车后，晚上常会从噩梦中惊醒，梦中情景经常是不知为何把车搞坏了。
严正在早前接受采访时曾举例说，有一次，他不小心将第三代火星车“机遇号”开进一座沙丘里，女儿还笑他“开车技术比她差”。驾驶团队试着让“机遇号”以加速、减速或左右移动的方式脱离沙丘，没想到越陷越深。地面人员相当紧张，担心火星探险任务最终失败。“机遇号”被卡了40天，严正团队想到一个方法，采用“怎么进就怎么出”，终于脱困。
在严正的带领下，火星车在这个红色星球上的行驶变得越来越顺利，技术变得越来越成熟。
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相信中美未来有更多的“火星合作”
火星是太阳系中与地球环境最为相似的行星，了解火星对研究地球早期历史和生命起源有着重要价值，也对人类拓展生存空间具有重要意义。2021年是火星运行轨道离地球最近的“火星年”，尽管新冠疫情依然严重，但没能阻止航天人的脚步。
发射顺利是第一步，探测器如何成功着陆是更棘手的第二道难关。穿越大气层到着陆的过程只有7分钟左右，也被称为“恐怖7分钟”。着陆器何时开始减速进入火星大气、进入的姿态、角度都需要精准的控制。而这“恐怖7分钟”结束后，真正的任务才开始，由严正所参与的团队将负责远端驾驶，探测火星的生命迹象。
据严正介绍，“毅力号”的着陆点在火星赤道附近直径45公里的耶罗泽陨石坑（Jezero crater），主要探查地点是一个类似三角洲地区，这里似乎有冲积平原式的沉积土壤，可能存在某些微生物。
由于火星和地球之间的距离，信号延时达到最长15分钟，若想像遥控无人汽车那样驾驶火星车是不可能的，因为当操作者发现状况时，消息一来一回已是半小时后了。
因此在火星日的晚上，严正和同事就进行程序设计和演练，排好指令发给“毅力号”后，在火星日的白天才能睡觉。而一个火星日相当于地球上的24小时40分钟，因此严正每天的作息都需调整40分钟。
5月15日，火星上的“毅力号”还迎来了一个新朋友，就是来自中国的“祝融号”探测车。严正介绍，因为没有太多资料，仅降落方式来看，两国还是有所不同。中国采用的是传统的反推火箭减速方式，美国的火星车则由火箭发动机驱动的“天空起重机”通过缆绳降落到火星表面，这种方式可以为火星车提供最大程度的保护。严正相信，未来中美两国肯定将在火星上有更多的合作。
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寄语青年：要像火星车一样不怕失败
工作之余，严正博士还积极参与社区服务。他是圣马利诺高中机器人俱乐部的导师和创始人，每年带领Titanium Robotics Team参加FIRST机器人大赛。严正还在2006年到2013年间担任圣马利诺联合学区教育委员，致力于改善当地基础教育。
对于想进入NASA从事科研工作的华人青年，严正也给出了建议。他强调，一定要首先了解NASA是做什么的，这个机构并不仅仅是人们想象的那样，只从事航空航天，具体来说，包括了空间科学，如太阳系探索、火星探索、月球探索、宇宙结构和环境等；地球学研究，如地球系统学、地球学的应用以及生物物理研究等。每项研究都需要大量的专业人才，青年人要根据这些研究项目找到自己的兴趣所在。其次，华人青年一定要努力将自己锻造成某一领域的顶尖人才，只有自己足够优秀，才能脱颖而出。
“梅花香自苦寒来”，作为一个困境中长大的孩子，严正也正是凭借着毅力突破了重重屏障，成为从事顶尖探索的一员，他说：“想投入航天科技的年轻人，要像‘毅力号’火星车一样不怕困难、不怕失败。”
责任编辑：日升
