中新網(wǎng)1月6日電 中華民族幾千年流傳的“嫦娥奔月”的美麗傳說(shuō)終于成為現實(shí)。繼人造地球衛星、載人航天之后,中國航天又樹(shù)立了一座閃亮的里程碑——航天器在地球以外天體上軟著(zhù)陸。難能可貴的是,在這項宏大的系統工程中,所有的一切都是利用中國自己的技術(shù)、設計、條件獨立完成的。更難能可貴的是,這一太空奇跡的締造者竟是一支平均年齡只有33歲的年輕隊伍。讓我們走近他們——航天科技集團五院嫦娥三號探測器研制團隊,悉心傾聽(tīng)中國探月“夢(mèng)之隊”創(chuàng )新成長(cháng)的故事。
有夢(mèng):創(chuàng )新放飛“嫦娥夢(mèng)”
2008年3月,探月工程二期立項,我院作為項目的主承制單位,及時(shí)召開(kāi)了啟動(dòng)會(huì ),任命了探測器系統兩總,嫦娥三號研制的大幕徐徐拉開(kāi)。這是一項前人沒(méi)有做過(guò)的工作,是一次沒(méi)有退路、必須打贏(yíng)的攻堅戰。使命因艱巨而光榮,人生因奮斗而精彩,作為中國探月的國家隊,這項開(kāi)創(chuàng )性的使命無(wú)可爭議地落在了年輕的嫦娥三號團隊的肩頭。
雖然有嫦娥一號和嫦娥二號成功繞月的技術(shù)基礎和經(jīng)驗,但嫦娥三號探測器要首次在月面實(shí)現軟著(zhù)陸及巡視勘察,走進(jìn)廣寒宮里一探究竟,依然有許多新的技術(shù)難題需要攻克。與以往任何航天器相比,嫦娥三號由于面臨月面特殊溫度、月塵、月壤、月面地形地貌、1/6g重力環(huán)境等新環(huán)境帶來(lái)的技術(shù)難題,要突破月球無(wú)大氣條件下的著(zhù)陸減速、著(zhù)陸段自主導航控制、著(zhù)陸沖擊緩沖、月面生存、月面移動(dòng)、月面巡視自主導航與遙操作控制等核心關(guān)鍵技術(shù),技術(shù)跨度大,設計約束多。
為適應任務(wù)的需要,必須為“實(shí)現月面軟著(zhù)陸”量身定做一種全新的航天器。讓中國“嫦娥”在月球上漫步的強烈使命,激勵著(zhù)研制團隊,他們橫下一條心,開(kāi)始了“向月球進(jìn)軍”的艱辛跋涉。從方案論證開(kāi)始,設計師們在孫澤洲總師的帶領(lǐng)下,不分晝夜地與數據和資料打起了交道,充電補課、調研、討論、分析、論證……日子在緊鎖的眉尖飛快地劃過(guò),成熟的方案逐漸清晰地鋪展在眼前。
腳下有了路,心里還要有數。嫦娥三號探測器由著(zhù)陸器和巡視器組成,兩者搭配,共赴月球。發(fā)射后經(jīng)過(guò)發(fā)射段、地月轉移段、環(huán)月段和動(dòng)力下降段等過(guò)程,以軟著(zhù)陸的方式降落在月球虹灣地區,著(zhù)陸器釋放巡視器;分離后兩器各自獨立開(kāi)展月面探測工作,技術(shù)難度非常大。全新的月面特殊環(huán)境使嫦娥三號從起步起就面臨“新、多、難、緊”的特點(diǎn),新平臺、新載荷、新模式,新技術(shù)多,地面驗證難,進(jìn)度要求緊……撲面而來(lái)的巨大挑戰,并沒(méi)有讓研制團隊退縮。為在月面上實(shí)現軟著(zhù)陸,他們?yōu)橹?zhù)陸器專(zhuān)門(mén)配置了“四個(gè)腿”;為了實(shí)現虹灣地區的著(zhù)陸,著(zhù)陸器上首次使用了微波測距測速敏感器、激光三維成像敏感器、光學(xué)成像敏感器、新型發(fā)動(dòng)機等核心關(guān)鍵設備;為了在月面上走得穩,他們?yōu)檠惨暺靼惭b了“六個(gè)輪”;為了順利完成巡視勘察,他們?yōu)檠惨暺髋鋫淞硕鄠(gè)“秘密武器”:導航相機、避障相機、激光點(diǎn)陣器……敢為天下先的“嫦娥人”正以自己的能力,精心打造著(zhù)“中國的嫦娥”:攜帶實(shí)現國際首次科學(xué)探測的月基天文望遠鏡、極紫外相機、測月雷達等;首次在我國航天器上采用特殊“熱源”技術(shù)、新型變推力發(fā)動(dòng)機技術(shù),以及世界首創(chuàng )熱控兩相流體回路控制技術(shù);首次配備360度全景相機、紅外光譜儀和X射線(xiàn)譜儀;全新的著(zhù)陸緩沖系統、全新的自主導航控制和遙操作系統……多個(gè)第一,不勝枚舉。
創(chuàng )新,為嫦娥人插上了夢(mèng)想的翅膀。嫦娥三號首次實(shí)現了我國航天器在地外天體軟著(zhù)陸及巡視勘察任務(wù),首次獲得探測器降落和巡視區月球的地形、地貌、地質(zhì)構造等信息,還首次實(shí)現了月夜生存。中國航天人把濃墨重彩的畫(huà)卷永遠留在了月球上。
筑夢(mèng):創(chuàng )新鋪就踏月路
與原本想象中婉約秀麗的淑女不同,嫦娥三號看起來(lái)更像是一位威風(fēng)凜凜,身披黃金甲、腳踩風(fēng)火輪的將軍,經(jīng)過(guò)研制團隊5年9個(gè)月的精心打造,她以雷霆之姿,遠征月宮。
自2008年春立項以來(lái),嫦娥三號先后經(jīng)過(guò)20個(gè)月的方案設計及關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、26個(gè)月的初樣研制和20個(gè)月的正樣研制,2013年12月,“三姑娘”迎來(lái)了最后的發(fā)射時(shí)刻。對于即將到來(lái)的“畢業(yè)大考”,葉培建院士說(shuō):“嫦娥三號面臨的最大難度是如何穩穩當當落在月球上。怎么辦?必須是軟著(zhù)陸!絕不能硬撞,否則后果不堪設想”。
軟著(zhù)陸是踏上地球以外另一個(gè)星球,進(jìn)行實(shí)地科學(xué)探測的第一步,是所有探測活動(dòng)中最為重要的環(huán)節。目前,軟著(zhù)陸方式一般分為三類(lèi):降落傘式、緩沖氣墊式和反推式。由于月球上沒(méi)有大氣,屬于真空狀態(tài),所以研制團隊放棄了降落傘;而真空狀態(tài)會(huì )使氣墊極度膨脹,所以研制團隊也放棄了氣墊。唯一的選擇只有反推式,而要實(shí)現反推式軟著(zhù)陸,嫦娥三號必須邁過(guò)“三道坎”:防翻、減速、緩沖。要求重心盡可能低,降落時(shí)速度盡可能低,要通過(guò)緩沖盡可能吸收掉沖擊載荷,確保器上設備安全可靠地工作。
“不同于近地航天器,嫦娥三號的資源有限,對重量要求非?量,整器凈重1220千克,占發(fā)射質(zhì)量的比例不超過(guò)1/3。減重困難非常大!睂O澤洲總師介紹說(shuō)。對此,研制團隊一方面精打細算,對每個(gè)設備的重量都“斤斤計較”,甚至“克克計較”;另一方面進(jìn)行總體優(yōu)化,通過(guò)合理的功能模塊劃分,實(shí)現優(yōu)化配置,既讓探測器減重“瘦身”,又保證“嫦娥”的“含金量”不減。
當嫦娥三號發(fā)射升空向月球急速飛行,速度一旦過(guò)猛來(lái)不及剎車(chē),就會(huì )一頭撞上月球,摔的“粉身碎骨”。怎樣實(shí)現減速?大家的心一下懸了起來(lái)。經(jīng)過(guò)多方咨詢(xún),多次論證和大量試驗,研制團隊決定采用7500N發(fā)動(dòng)機的變推力技術(shù),突破著(zhù)陸減速的難題。
月球表面覆蓋著(zhù)一層松軟且崎嶇不平的月壤,為安全著(zhù)陸帶來(lái)了很大的困難;此外,著(zhù)陸器撞擊月面將形成巨大的沖擊力,不僅存在探測器出現翻倒的可能,還會(huì )激揚起月塵,對著(zhù)陸器造成一定危害并影響任務(wù)成敗。對此,研制團隊充分考慮了月壤物理力學(xué)特性對著(zhù)陸沖擊、穩定性的影響以及月塵的理化特性等,研制出全新的著(zhù)陸緩沖系統,解決了著(zhù)陸的難題,為軟著(zhù)陸提供了牢固的支撐。
一次次過(guò)關(guān)奪隘,開(kāi)拓進(jìn)取的嫦娥人,以無(wú)窮的智慧和無(wú)比的創(chuàng )新激情,鋪就了一條完美的踏月之路,確保了嫦娥三號探測器“出得去”、“剎得住”、“控得精”、“落得準”、“走得穩”!
圓夢(mèng):創(chuàng )新打造“夢(mèng)之隊”
創(chuàng )新的腳步永遠不會(huì )停歇。面對重力是地球的1/6、隕石大坑遍布、土壤松軟且表面崎嶇不平、晝夜溫差超過(guò)300℃的月面特殊環(huán)境,如何確保嫦娥三號探測器“存活”下來(lái)并順利開(kāi)展巡視勘查任務(wù),是擺在研制團隊面前的又一只攔路虎。
明知山有虎,偏向虎山行。不服輸的嫦娥三號研制團隊在張廷新總指揮和孫澤洲總師的率領(lǐng)下,向著(zhù)夢(mèng)中的月宮又一次發(fā)起了沖鋒。為了最大限度的激發(fā)年輕人的創(chuàng )新活力,張廷新總指揮大膽起用新人,有意識地給表現突出的年輕人壓擔子,營(yíng)造寬松的創(chuàng )新環(huán)境;孫澤洲總師也常常跟年輕人強調,“不清楚的事情絕不能放過(guò),一定要打破沙鍋問(wèn)到底,要多問(wèn)幾個(gè)為什么”。正是在兩位老總的言傳身教下,年輕的設計師們一心撲在創(chuàng )新攻關(guān)的道路上。
經(jīng)過(guò)兩千多個(gè)日日夜夜的艱辛跋涉,嫦娥三號團隊研制出全球首創(chuàng )的兩相流體回路,啃下了熱控設計“硬骨頭”,解決了嫦娥三號月夜生存難題,為其最終安全的“活下來(lái)”打牢了基礎;為了驗證探測器著(zhù)陸過(guò)程導航控制算法、GNC與推進(jìn)協(xié)調工作能力及工作程序的正確性,建設了大型月球著(zhù)陸試驗場(chǎng),研制了跨度100米、高110米的著(zhù)陸塔架,研制了著(zhù)陸驗證器,成立了試驗隊,歷時(shí)7個(gè)月。首次在地面大氣條件下點(diǎn)火,開(kāi)展了懸停、避障及緩速下降試驗;開(kāi)展了著(zhù)陸穩定性試驗,驗證了月球重力場(chǎng)下著(zhù)陸面地形地貌和著(zhù)陸面力學(xué)參數對著(zhù)陸穩定性的影響;進(jìn)行了著(zhù)陸沖擊試驗,獲取了器上主要部位的沖擊響應,并對單機力學(xué)環(huán)境條件正確性進(jìn)行了確認;進(jìn)行了巡視器分離釋放試驗,驗證了多種惡劣工況下巡視器釋放分離的可靠性;首次建設了我國第一個(gè)規模最大、功能最強的巡視器室內試驗場(chǎng),開(kāi)展了巡視器內場(chǎng)試驗,系統驗證了巡視器爬坡、越障、轉向力、自主避障等性能;為了驗證在未知、復雜多變環(huán)境下巡視器完成任務(wù)的能力,在我國西部庫姆塔格沙漠無(wú)人區建立了巡視器外場(chǎng),組建了試驗隊,歷時(shí)1個(gè)月很好的完成了系統級試驗;同時(shí)開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足巡視任務(wù)的地面任務(wù)支持與遙操作系統,首次實(shí)現了對月面探測器的遙操作,為順利開(kāi)展我國航天器首次地外天體巡視探測任務(wù)掃清了前進(jìn)的道路。
“越是難走的路,越想走一走”。孫澤洲總師的話(huà),一語(yǔ)道破了嫦娥三號成功的源泉,也說(shuō)出了年輕的嫦娥人共同的心聲。為了進(jìn)行測控試驗,年輕的隊員們奔赴全國各地的測控點(diǎn),模擬實(shí)戰演練;對接隊員手抬肩扛,帶著(zhù)二十多個(gè)沉重的設備箱,沿途搬運裝卸,戰酷暑,斗嚴寒,歷時(shí)兩個(gè)月,轉戰四萬(wàn)里,八地對接忙!忘不了遠征沙漠無(wú)人區的酸甜苦辣,忘不了帶著(zhù)防毒面具對抗內場(chǎng)試驗那些肉眼看不見(jiàn)的微塵,忘不了野外試驗中那炎炎的烈日、成群結隊的蚊蟲(chóng)……
在以技術(shù)難度“險峰”著(zhù)稱(chēng)的航天領(lǐng)域,年輕的嫦娥人,秉承著(zhù)“以國家任務(wù)為己任”的錚錚誓言,以自主創(chuàng )新為團隊成長(cháng)的驅動(dòng)力,為嫦娥三號筑就了一條完美的踏月之路,讓“中國制造”的“金子招牌”閃耀在茫茫太空。還記得有記者問(wèn):“對于從沒(méi)去過(guò)的月球,你們有信心嗎?”,葉培建院士回答:“我們靠黨心、良心、責任心干出來(lái)的探測器,請祖國人民放心!”
就是這樣一群年輕人,用青春堅守著(zhù)使命,他們用創(chuàng )新追逐著(zhù)夢(mèng)想。仰望太空,腳踏實(shí)地,他們用創(chuàng )新鋪就了一條前往外太空之路,用創(chuàng )新樹(shù)立了中國航天一座新的里程碑。(龐 丹)
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