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呵護嫦娥四號完成奔月之旅

發布日期:2019年02月18日 來源 : 人民日報 字體: 【大】【中】【小】

  隨著嫦娥四號任務圓滿完成,中國成為首個在月球背面實施軟著陸和巡視探測的國家。傳回地球的高清照片中,著陸器和月球車身上各自的五星紅旗,在深邃的太空背景映襯下顯得格外鮮艷。
  
  從嫦娥四號的“誕生”到地月空間的旅行,從著陸在“永不可見”的月球背面到月球車邁開腳步,嫦娥四號跨越40萬公里的新精彩,是“嫦娥人”用拼搏與汗水換來的。
  
  勇闖技術難關——
  
  從白雪覆蓋的北方林海腹地到黃沙遍地的西部戈壁深處,都有著他們忙碌的身影
  
  嫦娥四號研制要闖過多個技術難關,特別是要抵達人類航天器從未到過的月球背面,技術新、難度大,這給中國航天科技集團五院嫦娥四號探測器研制團隊出了難題。
  
  “探測器在月球背面軟著陸,遠遠比在月球正面難得多。”嫦娥四號探測器項目執行總監張熇說。
  
  選擇在哪里著陸,是嫦娥四號登陸月背的第一道難關。來自五院總體部空間科學與探測總體室的探測器總體設計團隊,查閱了大量文獻和資料,向多位航天專家和相關科學家請教,綜合分析了月球背面的土壤特性、環境特性及不確定性、元素分布等情況,進行了多輪篩選、迭代。最終,在張熇帶領下,著陸器總體主任設計師李飛團隊,在月球背面崎嶇復雜的地形中,選擇出整體平坦程度與嫦娥三號月球虹灣落區相似的主、備兩個著陸區,最大程度地提高了著陸的可靠性和安全性,創造性地解決了著陸區選擇的難題。
  
  嫦娥四號任務圓滿完成,中繼星“鵲橋”功不可沒。在不到30個月的時間里交付這一世界首顆地月中繼通信衛星,完成從方案設計到生產、集成、測試和試驗的全部工作,進度之緊、難度之大前所未有。
  
  “嫦娥四號任務有望實現我國的無人月球探測從‘追趕’到‘引領’的重大轉變,能夠參與這樣一個影響深遠的重大工程項目,每個人都感到自豪。”面對艱巨的任務,五院“鵲橋”中繼星總指揮、總設計師張立華這樣說。
  
  “鵲橋”研制工作一啟動,項目團隊就進入了沖刺狀態。從此,深夜的測試間總會亮起燈,假日的辦公室總是回蕩著鍵盤敲擊聲。
  
  為了完成試驗,從白雪覆蓋的北方林海腹地到黃沙遍地的西部戈壁深處,都有著他們忙碌的身影。初冬時節,位于祖國東北部的佳木斯,溫度早已降至冰點,試驗地點的條件比較艱苦,有的房間里甚至連暖氣都沒有。在20多天的任務時間里,試驗隊員晚上常常和衣入睡,不敢洗澡,生怕得了病,耽誤了試驗進度。
  
  整個任務研制流程,“鵲橋”研制團隊沒有耽誤一個重要節點,沒有出現一次低層次質量問題,按時保質完成了全部研制任務。“鵲橋”最終成功搭建起地月通信之橋,為月球背面的著陸器和巡視器提供穩定可靠的中繼通信鏈路,共同實現了月球背面軟著陸探測的人類壯舉。
  
  有人統計,僅在發射場的92天里,嫦娥四號研制團隊每天工作將近12個小時,完成了17項專項試驗、131項主線任務、212小時著陸器加電、99小時巡視器加電等任務。
  
  追求高可靠性——
  
  一次緊張的吊高試驗一做就是近20小時,為了確保試驗狀態,必須始終緊盯著數據,不能有一刻疏忽
  
  “我們的工作,就像踩在刀尖上跳舞。”中國航天科技集團五院總裝與環境工程部探月工程總裝班組班長劉福全的這句話,生動概括了這個團隊做的事情。他們承擔著探月工程中嫦娥四號等探測器的總體裝配集成任務。
  
  嫦娥四號構型特殊,月面工作環境也特殊,沒有任何經驗可以借鑒。劉福全的團隊沒有退縮,迎難而上,攻克了多項總裝難題:在整器對接的狹小空間內,優化發動機高溫隔熱屏安裝流程;為保障探測器和月球車釋放分離試驗高質量完成,將懸臂式架梯的設計構想變為現實;實現發射塔架高精密對接下的整器圓環吊具的可靠拆裝……
  
  劉福全有時候問組員:“來我們班組,你后悔嗎?”其實辛苦難免,有的年輕人長期加班無暇顧及女朋友,有的婚期前兩天還加班熬夜,但看著嫦娥四號一天天“長大”,大家體會到了一起成長的快樂。“不后悔。”這是他們的回答。
  
  “高質量、高標準、高可靠,確保嫦娥四號任務首戰告捷。”嫦娥四號任務前,中國航天科工集團γ關機敏感器研制團隊表示,“用完美落月的表現向世界展示我國航天技術的騰飛。”
  
  γ關機敏感器用于精確測量著陸器與月面距離,保證嫦娥四號軟著陸時,以優美而穩當的姿態落月。由于月面環境的復雜和特殊性,團隊開始了“螞蟻啃骨頭”般的自主研發和改進。
  
  “可靠性要從源頭出發。”這是團隊設計師王征常掛在嘴邊的一句話。正是嚴格要求從機理上吃透技術,做什么事都很拼,大家叫他“拼命三郎”。
  
  γ關機敏感器研制中需要大量的吊高試驗,而且往往是在夏冬兩季。不論嚴寒酷暑,這支隊伍都以飽滿的精神投入試驗。
  
  “試驗的每一個數據對我們都是寶貴的。謹慎和準確,才能保證γ關機敏感器的高精度。”一次緊張的吊高試驗一做就是近20小時,為了確保試驗狀態,王征和團隊伙伴必須緊盯著數據,不能有一刻疏忽。
  
  嫦娥四號的翩然落月,讓γ關機敏感器研制團隊之前的誓言沒有落空。
  
  用女性的特質呵護——
  
  要求高、要求嚴、要求細,恨不得把看到的東西都記下來,光一個崗位說明就能寫200多頁
  
  月球探測器以嫦娥命名,多了一份柔情。在“嫦娥團隊”中,不乏女性科技人員。她們在自己的崗位上發揮作用,呵護著嫦娥四號有驚無險地完成奔月之旅。
  
  在中國航天科技集團五院嫦娥四號任務隊伍里,邢琰是嫦娥四號月球車GNC分系統主任設計師。GNC是制導導航與控制的英文簡稱,相當于月球車的大腦和神經系統。月球車在月面上漫步,解決“在哪里、去哪里、怎么去”這三個問題,都靠這個系統來指揮。
  
  月球車的GNC技術與衛星、飛船不同。為了讓月球車能自主尋找安全路徑,邢琰帶領嫦娥四號月球車GNC分系統團隊設計了十多種運動控制律,經過上千次的仿真驗證才最終確定了最優方法,實現了安全路徑規劃和準確跟蹤控制。研制的我國第一套月面巡視探測GNC系統,先后讓兩輛月球車在陌生月面上走出了屬于中國人的腳步。
  
  “要求高、要求嚴、要求細”“她恨不得把看到的東西都記下來”“光一個崗位說明她就能寫200多頁”……這是不少同事對邢琰的評價。
  
  在嫦娥四號著陸月面以后,邢琰更是時刻緊盯月球車每一點的動作,就像看護她自己的孩子一樣。
  
  陳羅婧是五院嫦娥四號中繼星飛控主管設計師,負責衛星軌道控制,擅長在地球和月球之間“牽線搭橋”。
  
  “得知自己能參與嫦娥四號任務,就十分激動。”陳羅婧說,回顧嫦娥四號中繼星的研制經歷,最激動的,還屬衛星完成近月制動的時候。
  
  不同于其他的變軌,衛星的近月制動對軌道控制的要求極為苛刻,而且機會只有一次。稍有偏差,衛星將無法再通過任何手段回到正確軌道,中繼星也就成為“斷了線的風箏”。為了確保近月制動順利完成,陳羅婧與研制團隊一起,經過反復討論,制定和完善應急預案。當衛星順利完成近月制動時,她長出一口氣,懸著的心也終于放了下來。
  
  不同于其他衛星,中繼星的在軌飛控時間要達到一年,重要的時間節點都是24小時無間斷的三班倒工作模式。“我們春節、元宵節都得陪著它一起度過。”陳羅婧笑著說。
  
  嫦娥四號發射前,在西昌衛星發射中心衛星總裝廠房內,5個人正在探測器旁進行總裝操作,其中站在架梯上檢查的女同志格外顯眼,她時而拿起線纜端詳,時而端起相機小心翼翼地拍照,時而還在表格里記錄。她就是五院嫦娥四號探測器主管檢驗張秀紅,人稱“火眼金睛秀紅姐”。
  
  “紅姐,著陸器的這兩路加熱回路焊接你再檢查一下,這兩路是雙點四線焊法,很容易出錯,你查過我才放心。”這種類型的加熱回路焊連狀態極易出錯,確保焊連關系正確性是保證整個探測器在極端溫度環境下擁有合適工作環境的關鍵。
  
  等到張秀紅檢查完焊接焊點,從高處下到地面時,她的面部已經在嚴謹細致的工作過程中憋得通紅。而這只是探測器幾千項檢驗項目之一。
  
  確保“機不可失”——
  
  3塊屏幕上有200多個閃爍的狀態燈,每盞燈什么時候亮、什么時候滅、什么時候一秒閃一次、什么時候兩秒閃一次,都必須爛熟于心
  
  嫦娥四號發射正值冬季,海拔8000米到1.2萬米之間的高空風將成為影響發射的重要因素。世界航天發射史上,因高空風問題導致失敗的案例不在少數。嫦娥四號發射前夕,張瀅和團隊面臨著考驗。
  
  “火箭和衛星狀態穩定,一切就只看氣象。”作為氣象保障組組長的張瀅已連續為15次發射任務提供精準氣象保障。2018年全年,她有200多天在西昌山溝里的發射場度過。
  
  “這是一場‘機不可失’的發射。”第十三次擔任發射系統“01指揮員”,第十三次喊出倒計時口令,38歲的陳政依然感覺“壓力山大”。作為“01指揮員”,他相當于整個發射系統的大管家,負責協調整個發射任務流程和進程控制,任何疏忽和失誤都可能使發射窗口稍縱即逝。
  
  嫦娥四號的發射難度在于,只有2個發射日的4個窄窗口,窗口最長4分鐘、最短1分鐘,兩個窗口間隔不到50分鐘,一旦錯過,只能等到第二年。
  
  從嫦娥一號開始,歷次探月發射任務中,西昌衛星發射中心一直保持著“零窗口”的發射紀錄。所謂“零窗口”,是指在預先計算好的發射時間,分秒不差地將火箭點火升空。“零窗口”意義重大。以嫦娥一號為例,“零窗口”發射使衛星節省了120公斤燃料,延長了4個月工作壽命。
  
  “零窗口”實現不易。航天發射需要多個系統、子系統團結協作,任何一個操作手出現紕漏都可能使整個發射錯過最佳發射窗口。
   
  嫦娥四號發射時,“80后”工程師何龍擔任“金手指”,任務是按下發射按鈕,點燃引擎,放飛火箭。
  
  這個按鈕不好按。何龍的工位前有3塊屏幕,屏幕上有200多盞閃爍的狀態燈。每盞燈什么時候亮、什么時候滅、什么時候一秒閃一次、什么時候兩秒閃一次,他都必須爛熟于心。而任何一盞燈的狀態異常都可能影響他準時按下發射按鈕。
  
  每盞狀態燈的另一端,都連著一個分系統或是操作崗位。那些崗位上,所有的操作手都要跟何龍一樣打起十二分精神,確保自己的工作萬無一失。
  
  凌晨3時許,西昌衛星發射中心發射場指揮大廳傳來嫦娥四號發射成功的喜訊,大廳的大屏幕也打上了紅色喜慶的慶祝標語。陳政和幾位分系統指揮員簡單地留影紀念后,便匆匆趕赴剛發射完畢的發射塔架,檢查塔上部分設備狀態,以備下一次發射使用。
  
  再過幾個小時,他們又將迎著朝陽,去執行下一個任務。

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