理大x教育局x中银香港月球机械人比赛 中学精英筑造航天未来
随着国家航天事业不断取得突破,培育本地年轻创科人才成为推动香港贡献国家发展的关键。香港理工大学(理大)除了积极投身太空科研与探索,亦致力培育未来航天科研骨干。本学年,由理大主办、中华人民共和国香港特别行政区政府教育局合办,并获中国宇航学会及香港宇航学会支持,以及中国银行(香港)(中银香港)赞助的太空主题计划,以“筑造未来:国际月球科研站机械人”为主题。其中计划重点活动之一,“月球机械人设计比赛”上周五(5月29日)于理大校园蒋震剧院举行颁奖典礼,现场有近200名专家学者、学生、教师及家长出席,共同见证香港及大湾区新一代在工程思维与解难能力上展现的巨大潜力。
官商校协力深化航天教育 大湾区精英激发创科火花
理大与中银香港近年合作推行太空主题计划,旨在提升年轻人对太空科学的兴趣。今年计划更邀请教育局作为合办机构,进一步深化航天科普教育。今届赛事反应热烈,共吸引来自粤港澳大湾区52间中学及国际学校参加,提交共65份设计方案。经严格评审后,最终14支精英队伍脱颖而出进入决赛,并由培侨书院、德望学校及香港墨尔文国际学校分别夺得冠、亚、季军。
教育局局长蔡若莲博士致辞时表示,神舟二十三号载人飞船发射取得圆满成功,首次有来自香港特区的载荷专家参与其中,她对此深感振奋。教育局将把握机遇,在学校进一步推广航天教育,持续优化数理与科技课程,鼓励学生学习科学知识和技能,并将其发挥创意、学以致用。
理大校长滕锦光教授指理大跨学科团队多次参与嫦娥探月工程、天问一号火星任务等国家重大航天任务,为国家深空探索事业作出重要贡献。他表示,理大将于今年成立理大航空航天高等研究院(PARA),进一步巩固大学在深空探测及航空领域的世界级卓越地位。
中银香港副总裁陈文先生表示,中银香港长期以来坚定支持香港航天科技的发展,尤其是注重激励和赋能香港青年,支持一系列与创新科技和先进前沿领域例如人工智能相关的青少年发展项目。
培侨书院以“仿生六足”机械人夺冠 以3D打印技术解决建筑材料难题
获得冠军的培侨书院“Stellar 卓月”团队,设计出一款专为月球基建而设、拥有18个独立关节的“仿生六足”机械人。该设计配备高度集成的月壤收集及上下双打印头的3D打印系统,能直接利用月面尘土烧结成高强度建材,实现“就地取材”起基地与路轨,免却从地球运送建材的庞大成本。
“Stellar 卓月”队长陈纪元同学分享设计时遇到的困难时指出,四元数算法极为复杂且难以调试,由于团队研发时的时间非常紧张,经过一轮商讨后,决定果断改用操作更简易的“RPY旋转矩阵”,才顺利化解这项技术难题。他们更展现出超越中学生的宏大视野,认为未来深空探索需走向“专精集群”协作。陈纪元同学透露,团队借鉴了昆虫的协作模式,期望未来可为机械人研发“月面列车”等专属协作拍档,作为不同基地之间的连结,从而补足单体机械人机动性的不足。
对于能在65支队伍中突围夺冠,他坦言感到非常惊喜与意外。团队表示会珍视每一份付出与收获,未来将不骄不躁、再接再厉,除了希望这个方案能有助推动航空科技发展,亦由衷期盼未来会有相关科研机构真正采用他们的方案。
德望学校夺亚军 机械人“兵团”分工合作“袋鼠跳”探测器克服崎岖地形
德望学校的“Dawnlight 破晓之光”队伍获得亚军。她们提出一套独特的“三机一体”多机械人协作系统,由固定基地ZOO、采集运输车HORSE及跳跃探测器FIREFLY组成,完美解决单一机械人难以兼顾多项任务的痛点:先由跳跃能力强的探测器深入险峻陨石坑寻找水冰,再交由运输车安全收集并运回基地化验,实现完美的分工合作。其中FIREFLY探测器破格参考了袋鼠等脊椎动物的生物力学设计。
胡杨同学及贺子悠同学提到,为适应月球南极极寒及月尘挑战,她们在设计上作出了不少调整,例如放弃基地ZOO的移动能力,将其固定于平均光照率极高的“永昼峰”,以确保持续供电。她们指,放弃传统车轮而改用袋鼠跳跃模式,不仅能以最少能量跨越崎岖地形,更重要的是,机械人在空中时还可获得“上帝视角”,进行即时的动态地形侦测与地图绘制。
季军得主墨尔文国际学校 大胆引入“核动力”能源 解决月球极度严寒生存挑战
香港墨尔文国际学校的“Project Orion 后羿”团队获得季军。作品专为征服月球南极长年无阳光、极度严寒的“永久阴影区”而生,亮点在于大胆采用4组放射性同位素热电机(RTG)作为能源核心,确保机械人毋惧黑夜冻结,可持续运作长达10年;并配备像人类双手般灵活的灵巧机械臂(ORCA Dexterous hands)及LiDAR地形测绘系统,能代替太空人深入险境精细采样。
这支团队的独特之处,是他们主动采用多个顶尖AI模型辅助设计。团队代表兼项目负责人杨国宇同学表示,团队引入了Gemini、Grok和ChatGPT三大AI模型,其初衷并非为了取代工程思维,而是为了强化它。他们将设计奠基于已成熟的航天科技(如现役火星车)之上,系统性研究各子系统的局限后,再将AI模型作为反馈循环中的分析工具:透过将概念输入AI进行假设的压力测试,从而顺利找出潜在的设计漏洞并评估其设计在月球环境的可行性。杨国宇同学指出,虽然AI并未凭空产生极度颠覆的想法,但大幅增强了团队验证和完善设计方案的能力,让中学生也能开发出兼具创新与技术依据的方案。
谈到采用核能的安全考量与内部挣扎,负责技术设计的叶子巨同学表示,这在团队眼中并非争议,而是不可或缺的必然抉择。他解释,RTG是一项极为成熟可靠的航天技术,NASA的火星探测车至今已累计安全运作超过19年,给予了团队充足的信心。月球南极的永久阴影区毫无阳光且温度极低,太阳能根本无法运行,只有RTG才能提供持续且长效的能源,从而全面支援机械人的高机动性与科学仪器运作。团队将此视为未来月球基建与局部能源网络的基石,更是人类长期驻留月球与迈向深空探索的关键一步。
今届理大x中银香港太空主题计划不仅让学生深入了解国家航天发展,更提供了一个让不同背景学生相互交流的绝佳平台。参与学生的创新思维与主动探索精神,完美契合计划的初衷,他们展现的科研潜能,将成为未来香港为国家航天事业作出贡献的重要基石。
(资料及图片由客户提供)