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“嫦娥人”呵护嫦娥四号完成奔月之旅

发布时间:2019-09-30 来源:人民日报

  随着嫦娥四号任务圆满完成,中国成为首个在月球背面实施软着陆和巡视探测的国家。传回地球的高清照片中,着陆器和月球车身上各自的五星红旗,在深邃的太空背景映衬下显得格外鲜艳。

  
  从嫦娥四号的“诞生”到地月空间的旅行,从着陆在“永不可见”的月球背面到月球车迈开脚步,嫦娥四号跨越40万公里的新精彩,是“嫦娥人”用拼搏与汗水换来的。

  
  勇闯技术难关——

  
  从白雪覆盖的北方林海腹地到黄沙遍地的西部戈壁深处,都有着他们忙碌的身影

  
  嫦娥四号研制要闯过多个技术难关,特别是要抵达人类航天器从未到过的月球背面,技术新、难度大,这给中国航天科技集团五院嫦娥四号探测器研制团队出了难题。

  
  “探测器在月球背面软着陆,远远比在月球正面难得多。”嫦娥四号探测器项目执行总监张熇说。

  
  选择在哪里着陆,是嫦娥四号登陆月背的第一道难关。来自五院总体部空间科学与探测总体室的探测器总体设计团队,查阅了大量文献和资料,向多位航天专家和相关科学家请教,综合分析了月球背面的土壤特性、环境特性及不确定性、元素分布等情况,进行了多轮筛选、迭代。最终,在张熇带领下,着陆器总体主任设计师李飞团队,在月球背面崎岖复杂的地形中,选择出整体平坦程度与嫦娥三号月球虹湾落区相似的主、备两个着陆区,最大程度地提高了着陆的可靠性和安全性,创造性地解决了着陆区选择的难题。

  
  嫦娥四号任务圆满完成,中继星“鹊桥”功不可没。在不到30个月的时间里交付这一世界首颗地月中继通信卫星,完成从方案设计到生产、集成、测试和试验的全部工作,进度之紧、难度之大前所未有。

  
  “嫦娥四号任务有望实现我国的无人月球探测从‘追赶’到‘引领’的重大转变,能够参与这样一个影响深远的重大工程项目,每个人都感到自豪。”面对艰巨的任务,五院“鹊桥”中继星总指挥、总设计师张立华这样说。

  
  “鹊桥”研制工作一启动,项目团队就进入了冲刺状态。从此,深夜的测试间总会亮起灯,假日的办公室总是回荡着键盘敲击声。

  
  为了完成试验,从白雪覆盖的北方林海腹地到黄沙遍地的西部戈壁深处,都有着他们忙碌的身影。初冬时节,位于祖国东北部的佳木斯,温度早已降至冰点,试验地点的条件比较艰苦,有的房间里甚至连暖气都没有。在20多天的任务时间里,试验队员晚上常常和衣入睡,不敢洗澡,生怕得了病,耽误了试验进度。

  
  整个任务研制流程,“鹊桥”研制团队没有耽误一个重要节点,没有出现一次低层次质量问题,按时保质完成了全部研制任务。“鹊桥”最终成功搭建起地月通信之桥,为月球背面的着陆器和巡视器提供稳定可靠的中继通信链路,共同实现了月球背面软着陆探测的人类壮举。

  
  有人统计,仅在发射场的92天里,嫦娥四号研制团队每天工作将近12个小时,完成了17项专项试验、131项主线任务、212小时着陆器加电、99小时巡视器加电等任务。

  
  追求高可靠性——

  
  一次紧张的吊高试验一做就是近20小时,为了确保试验状态,必须始终紧盯着数据,不能有一刻疏忽

  
  “我们的工作,就像踩在刀尖上跳舞。”中国航天科技集团五院总装与环境工程部探月工程总装班组班长刘福全的这句话,生动概括了这个团队做的事情。他们承担着探月工程中嫦娥四号等探测器的总体装配集成任务。

  
  嫦娥四号构型特殊,月面工作环境也特殊,没有任何经验可以借鉴。刘福全的团队没有退缩,迎难而上,攻克了多项总装难题:在整器对接的狭小空间内,优化发动机高温隔热屏安装流程;为保障探测器和月球车释放分离试验高质量完成,将悬臂式架梯的设计构想变为现实;实现发射塔架高精密对接下的整器圆环吊具的可靠拆装……

  
  刘福全有时候问组员:“来我们班组,你后悔吗?”其实辛苦难免,有的年轻人长期加班无暇顾及女朋友,有的婚期前两天还加班熬夜,但看着嫦娥四号一天天“长大”,大家体会到了一起成长的快乐。“不后悔。”这是他们的回答。

  
  “高质量、高标准、高可靠,确保嫦娥四号任务首战告捷。”嫦娥四号任务前,中国航天科工集团γ关机敏感器研制团队表示,“用完美落月的表现向世界展示我国航天技术的腾飞。”

  
  γ关机敏感器用于精确测量着陆器与月面距离,保证嫦娥四号软着陆时,以优美而稳当的姿态落月。由于月面环境的复杂和特殊性,团队开始了“蚂蚁啃骨头”般的自主研发和改进。

  
  “可靠性要从源头出发。”这是团队设计师王征常挂在嘴边的一句话。正是严格要求从机理上吃透技术,做什么事都很拼,大家叫他“拼命三郎”。

  
  γ关机敏感器研制中需要大量的吊高试验,而且往往是在夏冬两季。不论严寒酷暑,这支队伍都以饱满的精神投入试验。

  
  “试验的每一个数据对我们都是宝贵的。谨慎和准确,才能保证γ关机敏感器的高精度。”一次紧张的吊高试验一做就是近20小时,为了确保试验状态,王征和团队伙伴必须紧盯着数据,不能有一刻疏忽。

  
  嫦娥四号的翩然落月,让γ关机敏感器研制团队之前的誓言没有落空。

  
  用女性的特质呵护——

  
  要求高、要求严、要求细,恨不得把看到的东西都记下来,光一个岗位说明就能写200多页

  
  月球探测器以嫦娥命名,多了一份柔情。在“嫦娥团队”中,不乏女性科技人员。她们在自己的岗位上发挥作用,呵护着嫦娥四号有惊无险地完成奔月之旅。

  
  在中国航天科技集团五院嫦娥四号任务队伍里,邢琰是嫦娥四号月球车GNC分系统主任设计师。GNC是制导导航与控制的英文简称,相当于月球车的大脑和神经系统。月球车在月面上漫步,解决“在哪里、去哪里、怎么去”这三个问题,都靠这个系统来指挥。

  
  月球车的GNC技术与卫星、飞船不同。为了让月球车能自主寻找安全路径,邢琰带领嫦娥四号月球车GNC分系统团队设计了十多种运动控制律,经过上千次的仿真验证才最终确定了最优方法,实现了安全路径规划和准确跟踪控制。研制的我国第一套月面巡视探测GNC系统,先后让两辆月球车在陌生月面上走出了属于中国人的脚步。

  
  “要求高、要求严、要求细”“她恨不得把看到的东西都记下来”“光一个岗位说明她就能写200多页”……这是不少同事对邢琰的评价。

  
  在嫦娥四号着陆月面以后,邢琰更是时刻紧盯月球车每一点的动作,就像看护她自己的孩子一样。

  
  陈罗婧是五院嫦娥四号中继星飞控主管设计师,负责卫星轨道控制,擅长在地球和月球之间“牵线搭桥”。

  
  “得知自己能参与嫦娥四号任务,就十分激动。”陈罗婧说,回顾嫦娥四号中继星的研制经历,最激动的,还属卫星完成近月制动的时候。

  
  不同于其他的变轨,卫星的近月制动对轨道控制的要求极为苛刻,而且机会只有一次。稍有偏差,卫星将无法再通过任何手段回到正确轨道,中继星也就成为“断了线的风筝”。为了确保近月制动顺利完成,陈罗婧与研制团队一起,经过反复讨论,制定和完善应急预案。当卫星顺利完成近月制动时,她长出一口气,悬着的心也终于放了下来。

  
  不同于其他卫星,中继星的在轨飞控时间要达到一年,重要的时间节点都是24小时无间断的三班倒工作模式。“我们春节、元宵节都得陪着它一起度过。”陈罗婧笑着说。

  
  嫦娥四号发射前,在西昌卫星发射中心卫星总装厂房内,5个人正在探测器旁进行总装操作,其中站在架梯上检查的女同志格外显眼,她时而拿起线缆端详,时而端起相机小心翼翼地拍照,时而还在表格里记录。她就是五院嫦娥四号探测器主管检验张秀红,人称“火眼金睛秀红姐”。

  
  “红姐,着陆器的这两路加热回路焊接你再检查一下,这两路是双点四线焊法,很容易出错,你查过我才放心。”这种类型的加热回路焊连状态极易出错,确保焊连关系正确性是保证整个探测器在极端温度环境下拥有合适工作环境的关键。

  
  等到张秀红检查完焊接焊点,从高处下到地面时,她的面部已经在严谨细致的工作过程中憋得通红。而这只是探测器几千项检验项目之一。

  
  确保“机不可失”——

  
  3块屏幕上有200多个闪烁的状态灯,每盏灯什么时候亮、什么时候灭、什么时候一秒闪一次、什么时候两秒闪一次,都必须烂熟于心

  
  嫦娥四号发射正值冬季,海拔8000米到1.2万米之间的高空风将成为影响发射的重要因素。世界航天发射史上,因高空风问题导致失败的案例不在少数。嫦娥四号发射前夕,张滢和团队面临着考验。

  
  “火箭和卫星状态稳定,一切就只看气象。”作为气象保障组组长的张滢已连续为15次发射任务提供精准气象保障。2018年全年,她有200多天在西昌山沟里的发射场度过。

  
  “这是一场‘机不可失’的发射。”第十三次担任发射系统“01指挥员”,第十三次喊出倒计时口令,38岁的陈政依然感觉“压力山大”。作为“01指挥员”,他相当于整个发射系统的大管家,负责协调整个发射任务流程和进程控制,任何疏忽和失误都可能使发射窗口稍纵即逝。

  
  嫦娥四号的发射难度在于,只有2个发射日的4个窄窗口,窗口最长4分钟、最短1分钟,两个窗口间隔不到50分钟,一旦错过,只能等到第二年。

  
  从嫦娥一号开始,历次探月发射任务中,西昌卫星发射中心一直保持着“零窗口”的发射纪录。所谓“零窗口”,是指在预先计算好的发射时间,分秒不差地将火箭点火升空。“零窗口”意义重大。以嫦娥一号为例,“零窗口”发射使卫星节省了120公斤燃料,延长了4个月工作寿命。

  
  “零窗口”实现不易。航天发射需要多个系统、子系统团结协作,任何一个操作手出现纰漏都可能使整个发射错过最佳发射窗口。

  
  嫦娥四号发射时,“80后”工程师何龙担任“金手指”,任务是按下发射按钮,点燃引擎,放飞火箭。

  
  这个按钮不好按。何龙的工位前有3块屏幕,屏幕上有200多盏闪烁的状态灯。每盏灯什么时候亮、什么时候灭、什么时候一秒闪一次、什么时候两秒闪一次,他都必须烂熟于心。而任何一盏灯的状态异常都可能影响他准时按下发射按钮。

  
  每盏状态灯的另一端,都连着一个分系统或是操作岗位。那些岗位上,所有的操作手都要跟何龙一样打起十二分精神,确保自己的工作万无一失。

  
  凌晨3时许,西昌卫星发射中心发射场指挥大厅传来嫦娥四号发射成功的喜讯,大厅的大屏幕也打上了红色喜庆的庆祝标语。陈政和几位分系统指挥员简单地留影纪念后,便匆匆赶赴刚发射完毕的发射塔架,检查塔上部分设备状态,以备下一次发射使用。

  
  再过几个小时,他们又将迎着朝阳,去执行下一个任务。

  

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