當(dāng)人類的探索視角,從棲息已久的地球搖籃延伸到陌生的太空時(shí),與我們每夜遙遙相望的一輪皓月,便成為古人探索未知領(lǐng)域的“第一個(gè)選擇”。
航天技術(shù)的飛速發(fā)展,讓我們有了把“夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)”的可能。從地球邁向天空,再邁向太空,繼而邁向深空,邁向另外一個(gè)天體……皓渺無垠的太空,見證了人類某一時(shí)期智慧的極限,也見證了許多國家不懈探索的歷程。
1970年4月24日,長征一號(hào)運(yùn)載火箭成功將我國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”送入太空,中國進(jìn)軍外層空間的序幕由此拉開?!版隙稹币矎膬?yōu)美的上古神話中走來,變?yōu)閴邀惖默F(xiàn)代傳奇。
2010年10月1日,在驚天動(dòng)地的呼嘯聲中,長征三號(hào)丙火箭直沖云霄,將嫦娥二號(hào)衛(wèi)星準(zhǔn)確送入地月轉(zhuǎn)移軌道。與嫦娥一號(hào)相比,嫦娥二號(hào)進(jìn)入工作軌道時(shí)間更快、離月球更近、測(cè)量精度更高、試驗(yàn)項(xiàng)目更多。
當(dāng)人們贊嘆嫦娥遨游九天的雄姿時(shí),我們無法忘記,從兩彈一星到載人航天再到探月工程,每一次跨越,離不開中國日益強(qiáng)大的綜合國力,離不開航天人幾十年來的艱苦創(chuàng)業(yè)、自主創(chuàng)新,也離不開眾多國有企業(yè)尤其是軍工領(lǐng)域的航天企業(yè)的付出與支持。他們是支撐中國航天事業(yè)的脊梁,也是嫦娥探月之旅背后的幕后英雄。
在舉國同慶“嫦娥奔月”的喜悅過后,《國企》雜志采訪了部分央企,與讀者一起回顧嫦娥研制與發(fā)射過程中那些激動(dòng)人心的場(chǎng)景,探秘“嫦娥二號(hào)”奔月背后的故事,希望這些為中國的航天事業(yè)寫下輝煌篇章的企業(yè)與功臣,能夠?yàn)闅v史與未來深深銘記。
發(fā)射篇:嫦娥飛赴廣寒宮 太空激蕩中國夢(mèng)
10月26日,初冬的北京寒意愈來愈濃了。經(jīng)過幾天短暫的平靜后,北京航天飛行控制中心再次吸引人們的目光。
按照計(jì)劃,嫦娥二號(hào)衛(wèi)星將于今天進(jìn)行飛行過程中最關(guān)鍵的一次變軌。屆時(shí),衛(wèi)星將進(jìn)入近月點(diǎn)15公里、遠(yuǎn)月點(diǎn)100公里的試驗(yàn)軌道,對(duì)虹灣區(qū)進(jìn)行成像活動(dòng),履行嫦娥二號(hào)“探月”的使命。這是嫦娥二號(hào)最后一次大考。
航天專家此前曾表示:“要精確控制嫦娥二號(hào)直接進(jìn)入近月點(diǎn)100公里的環(huán)月軌道,相比控制嫦娥一號(hào)進(jìn)入近月點(diǎn)200公里的軌道,測(cè)控難度大大增加。這次近月制動(dòng)是檢驗(yàn)我們軌道控制能力的硬標(biāo)準(zhǔn)?!?/p>
21時(shí)27分,北京航天飛行控制中心對(duì)嫦娥二號(hào)衛(wèi)星實(shí)施了降軌控制,約18分鐘后,衛(wèi)星成功進(jìn)入了遠(yuǎn)月點(diǎn)100公里、近月點(diǎn)15公里的試驗(yàn)軌道。
飛控大廳右側(cè)顯示屏上,巨大的灰色月球球體在墨色的宇宙背景下旋轉(zhuǎn),控制指令發(fā)出后,衛(wèi)星上4個(gè)小發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)噴出耀眼的火焰。這次降軌達(dá)到了預(yù)期效果。
此時(shí),距舉世矚目的嫦娥二號(hào)順利發(fā)射,已經(jīng)過去了25天。
嫦娥二號(hào)發(fā)射紀(jì)實(shí)
2010年10月1日,全世界的目光都聚焦到中國。吸引他們的,不僅僅是這個(gè)東方大國61歲生日的舉國歡慶,還有萬眾期待的嫦娥二號(hào)奔月之旅。
18時(shí)59分57秒,長征三號(hào)丙運(yùn)載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心豪邁出征,將中國探月工程二期的先導(dǎo)星——嫦娥二號(hào)繞月探測(cè)衛(wèi)星準(zhǔn)確送人地月轉(zhuǎn)移軌道。探月工程二期由此拉開大幕。
盡管有關(guān)方面已經(jīng)表示嫦娥二號(hào)十一期間發(fā)射僅是巧合,但這的確是中國航天人送給祖國華誕的一份厚禮。本刊特約記者陳全育和陳立,親臨與嫦娥探月關(guān)系最為密切的兩個(gè)地點(diǎn):西昌衛(wèi)星發(fā)射中心和北京航天飛行控制中心的現(xiàn)場(chǎng),為我們記錄下當(dāng)時(shí)的情景。
西昌衛(wèi)星發(fā)射中心:零星細(xì)雨中火箭起程
“40分鐘準(zhǔn)備!”18時(shí)19分,記者走進(jìn)西昌衛(wèi)星發(fā)射指揮大廳,剛好聽到這一口令。此時(shí),參試人員整齊地坐在座位上,各種數(shù)據(jù)在他們面前的電腦屏幕上不斷閃爍。探月工程高級(jí)顧問孫家陳坐在座位上,不時(shí)向大家點(diǎn)頭,微笑示意。
與此同時(shí),大屏幕上顯示,發(fā)射塔架最上面的移動(dòng)操作平臺(tái)徐徐打開,托舉著“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星的火箭出現(xiàn)在眼前。整流罩上,“中國探月”的標(biāo)志隱約可見。
坐在大廳里的嫦娥二號(hào)衛(wèi)星總指揮張廷新和長征三號(hào)甲系列火箭總指揮岑拯神情輕松,正低聲交流著,倒是在場(chǎng)的記者,心里又是興奮又是緊張。
時(shí)間一秒一秒向發(fā)射窗口靠近?!?0分鐘準(zhǔn)備!”“5分鐘準(zhǔn)備!”“2分鐘準(zhǔn)備!”隨著指揮員口令間隔越來越短,發(fā)射大廳變得越來越安靜。
來不及反應(yīng),“1分鐘準(zhǔn)備!”口令已響徹大廳,只見火箭箭體上的最后幾個(gè)擺桿徐徐打開,火箭起程在即。大屏幕上顯示,發(fā)射塔架與火箭相連的線纜瞬間脫落,無數(shù)雙眼睛都緊盯著大屏幕。
隨著“……5、4、3、2、1,點(diǎn)火!”的清脆口令響起,時(shí)針指向18點(diǎn)59分57秒。頓時(shí),橘紅色的火焰從長三丙火箭底部瞬間噴出,伴著巨響,火箭騰空而起。火箭在發(fā)射窗口的第一秒鐘點(diǎn)火起飛,實(shí)現(xiàn)了精彩的“零窗口”發(fā)射。
“太準(zhǔn)了!”有人小聲說。
伴隨著大屏幕上方不斷跳躍著的飛行參數(shù),揚(yáng)聲器里不時(shí)響起報(bào)告聲:“助推器分離!”“拋整流罩!”“二三級(jí)分離!”“廈門跟蹤正常!”……
19點(diǎn)24分,星箭分離。
19點(diǎn)55分,嫦娥二號(hào)衛(wèi)星太陽翼展開。在大家的相互祝賀聲中,嫦娥二號(hào)衛(wèi)星以近10.6公里/秒的速度開始了奔月長征……
北京航天飛行控制中心:繁忙有序 安靜自信
這一天,坐落在市區(qū)西北郊的北京航天飛行控制中心,稱得上世界上最繁忙的地方之一。
飛控中心大廳的對(duì)面是嫦娥二號(hào)衛(wèi)星試驗(yàn)隊(duì)的辦公室,墻上貼著五院寄來的慰問信、嫦娥二號(hào)任務(wù)主要飛控時(shí)間計(jì)劃等。10月1日下午3點(diǎn),10多位試驗(yàn)隊(duì)員在這里認(rèn)真工作。一位隊(duì)員告訴記者,此時(shí),他正在忙著寫遙測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)判讀報(bào)告。
下午4點(diǎn)左右,嫦娥二號(hào)衛(wèi)星副總指揮太萍來到飛控中心。她戲稱自己“今天做了許久的搬運(yùn)工和電話工”,以至于忙得中午都沒顧上休息,昨天更是中飯和晚飯都沒吃。
此時(shí),衛(wèi)星總指揮顧問兼質(zhì)量總監(jiān)葉培建在大廳樓上慢慢踱著步子。他剛接受完電視臺(tái)采訪。對(duì)于此次發(fā)射,他輕松表示:“完成任務(wù)信心十足?!?/p>
17點(diǎn)59分,屏幕頂端的起飛時(shí)刻倒計(jì)時(shí)顯示為1小時(shí)。此時(shí),飛控大廳內(nèi)燈火通明,身著藍(lán)色工作服的技術(shù)人員坐在操作臺(tái)前,各就各位,嚴(yán)陣以待。
“5分鐘準(zhǔn)備”,18點(diǎn)54分,指揮大廳的聲音一傳出,廳內(nèi)頓時(shí)安靜下來,甚至連大廳的空調(diào)都已經(jīng)全部關(guān)閉。
18點(diǎn)59分,揚(yáng)聲器里傳來最后的讀秒聲。大屏幕上,長征三號(hào)丙火箭拖著烈焰在一片乳白色的氣浪中騰空而起。北京航天飛行控制中心主任朱民才表示,“嫦娥二號(hào)”發(fā)射升空1533秒之后,北京飛控中心將從西昌指揮中心接手衛(wèi)星的安全和控制權(quán),一路上引導(dǎo)嫦娥,一直護(hù)送到任務(wù)完成。
19時(shí)55分,“嫦娥二號(hào)”任務(wù)發(fā)射場(chǎng)區(qū)指揮部指揮長李尚福宣布:“嫦娥二號(hào)衛(wèi)星準(zhǔn)確進(jìn)入軌道,嫦娥二號(hào)衛(wèi)星發(fā)射圓滿成功?!?/p>
握手、擁抱、歡呼、祝賀……“祖國萬歲!”有人情不自禁地喊了起來。害怕影響任務(wù)而一直沉寂的閃光燈也突然興奮起來,將一張張笑臉映得分外燦爛。
讓親臨現(xiàn)場(chǎng)的記者們深有感觸的是,與三年前嫦娥一號(hào)發(fā)射時(shí)緊張得透不過氣來的氛圍相比,今天的火箭發(fā)射,氣氛從容而平靜,仿佛勝券在握。不少隊(duì)員在臨發(fā)射前甚至還忙里偷閑地打上一會(huì)兒籃球。而普通民眾對(duì)火箭發(fā)射,也代之以習(xí)以為常?!爸袊l(fā)射火箭,讓人放心!”
“準(zhǔn)時(shí)發(fā)射,體現(xiàn)了一個(gè)國家航天的整體水平。五大系統(tǒng)的精密操作才能換來精確發(fā)射,那真是看不見的千軍萬馬啊?!敝袊皆鹿こ谈呒?jí)顧問孫家棟感慨說。
而在記者看來,“嫦娥二號(hào)”沉著從容的發(fā)射背后。正是那些看不見的千軍萬馬一點(diǎn)一滴的默默付出。
研制篇:探月之路 央企沖鋒在前
探月工程是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程。各個(gè)系統(tǒng)既各司其職,又協(xié)同配合,每一個(gè)環(huán)節(jié)的“零缺陷、零疑點(diǎn)、零故障”,才確保了“首發(fā)必成”。這其中,蘊(yùn)藏了無數(shù)企業(yè)的心血和汗水。如果把嫦娥飛天,比作一場(chǎng)舉世矚目的探月大戲,那么在這場(chǎng)精彩演出中,諸多中央企業(yè)無疑是當(dāng)之無愧的主力軍。
航天科技:打造最有分量的探月主角
嫦娥二號(hào)探月衛(wèi)星和長征三號(hào)丙運(yùn)載火箭,是探月大戲中最有分量、最為耀眼的主角。這兩位主角的打造者,就是中國航天央企的排頭兵——中國航天科技集團(tuán)。
此次嫦娥二號(hào)任務(wù)中,中國航天科技集團(tuán)公司承擔(dān)了五大系統(tǒng)中的兩大系統(tǒng),即嫦娥二號(hào)探月衛(wèi)星及其運(yùn)載火箭長征三號(hào)丙的研制任務(wù)。這需要中國航天科技集團(tuán)公司內(nèi)部多家單位的通力協(xié)作。集團(tuán)公司六院承擔(dān)了運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制任務(wù),九院承擔(dān)了電子元器件、箭上計(jì)算機(jī)等的研制任務(wù),四院承擔(dān)了星載壓力傳感器研制任務(wù),七院承擔(dān)了火工品研制任務(wù)……當(dāng)然,任務(wù)最重的還屬一院和五院。在中國航天科技集團(tuán)公司嚴(yán)密高效的組織管理下,火箭和嫦娥兩支隊(duì)伍開始了艱苦卓絕的研制和發(fā)射試驗(yàn)工作,最終確保了嫦娥在10月1日開幕的精彩表演。
一院(中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院):打造“神箭”送嫦娥
以前總覺得中國航天人牛,因?yàn)樗麄兛偰馨涯敲锤唢L(fēng)險(xiǎn)的事做得手拿把掐,但其實(shí),一切都在預(yù)定計(jì)劃中,是無數(shù)次演練、精心計(jì)算、自己給自己出難題才取得的。
從天安門起步,沿中軸線往南13公里,便是北京南苑。中國長征系列運(yùn)載火箭的搖籃——中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院(簡稱一院),就坐落在這里。在兩萬多名航天人頑強(qiáng)拼搏的這片熱土上,一院人用他們鑄造的長征系列運(yùn)載火箭托起了中華民族的飛天夢(mèng)想。8月29日,“長征三號(hào)”丙火箭發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)正是從這里出征前往西昌衛(wèi)星發(fā)射基地。
長三丙繼承了長征三號(hào)甲火箭和長征三號(hào)乙火箭的成熟技術(shù),但它不是老大和老二的技術(shù)復(fù)制品,而必須要有技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)。它面臨著兩項(xiàng)嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn),一是地月轉(zhuǎn)移軌道技術(shù)和多窗口發(fā)射技術(shù),二是準(zhǔn)時(shí)發(fā)射技術(shù),提高火箭的可靠性。面對(duì)兩大技術(shù)考驗(yàn),火箭研制團(tuán)隊(duì)從設(shè)計(jì)流程的規(guī)范到重大設(shè)計(jì)復(fù)核復(fù)算,從創(chuàng)新應(yīng)用過程中的嚴(yán)密論證和反復(fù)驗(yàn)證到謹(jǐn)慎對(duì)待工程技術(shù)狀態(tài)變化,嚴(yán)格技術(shù)狀態(tài)控制,從出廠驗(yàn)收到產(chǎn)品測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)人手,把工作做細(xì)做實(shí)做透。
兩個(gè)助推考驗(yàn)“平衡” 長三丙火箭的系統(tǒng)組成、分系統(tǒng)技術(shù)方案與長三乙火箭相同。但是,長三丙火箭只有兩個(gè)助推器,長三甲火箭沒有助推器,長三乙火箭有四個(gè)助推器。這讓它成為我國第一枚結(jié)構(gòu)外形非全對(duì)稱的大型運(yùn)載火箭。這一特點(diǎn)對(duì)火箭在飛行過程中的平衡是一個(gè)巨大的考驗(yàn),同時(shí)也給火箭的姿態(tài)控制出了—個(gè)難題。設(shè)計(jì)師們根據(jù)自己多年的經(jīng)驗(yàn),在參照長三甲火箭和長三乙火箭的基礎(chǔ)上,反復(fù)分析研究、根據(jù)試驗(yàn)修改參數(shù),并多次請(qǐng)教相關(guān)專家,為增大安全余量,最終確定火箭再在捆綁兩枚助推器的基礎(chǔ)上安裝兩片尾翼。
打造更快捷的登月“天梯” 嫦娥一號(hào)衛(wèi)星采用的調(diào)相發(fā)射軌道,猶如讓衛(wèi)星通過“走步梯”的方式,在星箭分離后依靠自身的動(dòng)力達(dá)到奔月點(diǎn),而嫦娥二號(hào)衛(wèi)星直接由火箭送入地月轉(zhuǎn)移軌道奔月口,好像坐的是“電梯”,一步到位。
用“長三丙”發(fā)射“嫦娥二號(hào)”到達(dá)奔月軌道,還是頭一次。長三甲系列火箭主任設(shè)計(jì)師李聃用“固定靶”和“移動(dòng)靶”的形象比喻,來概括嫦娥一號(hào)和此次衛(wèi)星發(fā)射時(shí)火箭飛行軌道的區(qū)別。顯然,這次的難度增加了很多。“從原理上講,火箭發(fā)射的不同軌道只是火箭最終達(dá)到點(diǎn)和最終速度的不同。但事實(shí)上每一條軌道的設(shè)計(jì)都很復(fù)雜。”李聃向記者解釋。
為了設(shè)計(jì)出合理科學(xué)的地月轉(zhuǎn)移軌道,每位軌道主管設(shè)計(jì)師在繼承一部彈道設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,先后查閱和學(xué)習(xí)了上百篇相關(guān)文獻(xiàn),彈道設(shè)計(jì)的模型推導(dǎo)一推就是數(shù)十頁,軟件一編就近萬行,彈道仿真計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)至少也有幾千條……他們依靠豐富的彈道計(jì)算經(jīng)驗(yàn),精確地選定了運(yùn)載火箭的變軌時(shí)機(jī);又通過大量的模擬試驗(yàn),對(duì)“嫦娥二號(hào)”的人軌精度和推進(jìn)劑剩余量進(jìn)行了穩(wěn)妥可靠的分析。最終,橫亙?cè)陂L三丙火箭研制團(tuán)隊(duì)面前的一大技術(shù)難題迎刃而解。之后,中國航天科技集團(tuán)公司又邀請(qǐng)來自全國的專家經(jīng)過多次核算,才最終確定這條“奔月天梯”。地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射技術(shù)的突破,為嫦娥二號(hào)鋪就了一條快速路,奔月時(shí)間比嫦娥一號(hào)減少7天。
在一點(diǎn)一滴中嚴(yán)抓質(zhì)量 總體研究設(shè)計(jì)室從火箭的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開始滲透質(zhì)量控制的意識(shí),規(guī)范質(zhì)量控制的流程,用“設(shè)計(jì)流程規(guī)范,復(fù)核過程嚴(yán)格”的標(biāo)準(zhǔn)來嚴(yán)把設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)。為此,他們精心制定和規(guī)范了設(shè)計(jì)師手冊(cè)等指導(dǎo)性文件,為精細(xì)化設(shè)計(jì)作指導(dǎo),保證了整體設(shè)計(jì)質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上,他們針對(duì)13個(gè)專業(yè),分門別類地梳理了各專業(yè)上百條的設(shè)計(jì)要素,進(jìn)一步為設(shè)計(jì)師突出關(guān)注點(diǎn)。針對(duì)大的設(shè)計(jì)方案,研究室成立了專門的技術(shù)審理小組,請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的專家負(fù)責(zé)審查工作,確保方案的合理性和正確性。對(duì)于“嫦娥二號(hào)”這樣的重點(diǎn)項(xiàng)目,老專家們還進(jìn)行了復(fù)核復(fù)算,拋開原有的設(shè)計(jì)藍(lán)本“背靠背”進(jìn)行獨(dú)立核算,以確保萬無一失。
行百里路者半九十。越是接近成功,保質(zhì)量的任務(wù)和工作就越是艱巨和繁重。出廠驗(yàn)收時(shí),運(yùn)載火箭總體研究設(shè)計(jì)室的火箭質(zhì)量評(píng)審小組會(huì)嚴(yán)格執(zhí)行“預(yù)驗(yàn)收和驗(yàn)收”制度,堅(jiān)持表格化驗(yàn)收,逐項(xiàng)打勾確認(rèn),確保不漏項(xiàng)不缺項(xiàng)。正式發(fā)射前的發(fā)射場(chǎng)測(cè)試中也包含了諸如飛行軟件諸元生成、測(cè)試數(shù)據(jù)的判讀比對(duì)、多媒體記錄等涉及15個(gè)大項(xiàng)內(nèi)容的嚴(yán)格復(fù)查和確認(rèn)。每一個(gè)程序都有條不紊,穩(wěn)扎穩(wěn)打。在如此嚴(yán)密的質(zhì)量控制體系和嚴(yán)格的質(zhì)量管理流程下,研制團(tuán)隊(duì)對(duì)整個(gè)發(fā)射過程和后期的運(yùn)行狀況雖然也充滿了期待,卻少了一份等待未知結(jié)果時(shí)的擔(dān)心和不安。
“飛行成功是必然的!”早在嫦娥二號(hào)繞月探測(cè)衛(wèi)星發(fā)射前兩個(gè)月的采訪中,長三甲系列火箭總體主任設(shè)計(jì)師劉建忠就對(duì)嫦娥二號(hào)的發(fā)射成功信心十足。因?yàn)閷?duì)于結(jié)果,他跟同事們?cè)缫蚜巳挥谛模蔷褪牵撼晒Α?/p>
正是因?yàn)楸Y|(zhì)量的意識(shí)和行為已經(jīng)滲透并且融合到整個(gè)工程的每一處工作細(xì)節(jié)之中,并逐漸形成一種工作習(xí)慣,發(fā)射成功才可能成為一種常態(tài)。這些成功經(jīng)驗(yàn)也必將為后續(xù)的發(fā)射任務(wù)提供有益的參考。
隨著10月1日嫦娥二號(hào)任務(wù)的順利完成,長三丙火箭如同它的兩位“兄長”一樣,為長征三號(hào)甲系列運(yùn)載火箭家族續(xù)寫了輝煌。同時(shí)在這本光輝的家族史冊(cè)中,記錄下的還有一支無私奉獻(xiàn)、敢于拼搏的研發(fā)團(tuán)隊(duì)……
五院(中國空間技術(shù)研究院):披荊斬棘打造“探路者”
他們是這樣一群年輕人,聚餐時(shí)愛吃火鍋,娛樂時(shí)愛K歌;他們是這樣一群航天人,為了圓滿完成型號(hào)任務(wù),經(jīng)歷過再多不眠不休的夜晚,依然斗志昂揚(yáng)地迎接新的挑戰(zhàn)。
唐家?guī)X,北京海淀區(qū)西北郊一個(gè)普通的村莊。1994年時(shí)任中央軍委副主席的劉華清在位于此處的北京航天城的奠基石上埋上了第一鍬土后,這里就建起了國際一流的空間飛行器研制基地。航天城的東部,就是中國航天科技集團(tuán)公司所屬中國空間技術(shù)研究院(簡稱五院)。7月10日,嫦娥二號(hào)繞月探測(cè)衛(wèi)星發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)在這里舉行了出征儀式。他們與火箭發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)一起,聯(lián)袂上演了一場(chǎng)精彩的探月大戲。
時(shí)勢(shì)造英雄,重負(fù)建偉業(yè)。作為中國深空探測(cè)技術(shù)的主力軍,五院在接到嫦娥二號(hào)的任務(wù)后,調(diào)集精兵強(qiáng)將,全力奮戰(zhàn)嫦娥二號(hào)。于是,研制隊(duì)伍1000多個(gè)緊張而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜兆泳瓦@樣開始了……
再難也要萬無一失
“嫦娥二號(hào)”原本是“嫦娥一號(hào)”的備份衛(wèi)星。相較于“嫦娥一號(hào)”,“嫦娥二號(hào)”任務(wù)像是一期工程向二期工程的一個(gè)跳板,在許多關(guān)鍵技術(shù)方面都要進(jìn)行原始創(chuàng)新,難度更大、系統(tǒng)更復(fù)雜,相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)也更大。另外,由于“嫦娥二號(hào)”本是“嫦娥一號(hào)”的備份星,因此星上幾乎所有產(chǎn)品都沒有備份。這無疑加大了技術(shù)人員的研制難度。
“所謂‘牽一發(fā)而動(dòng)全身’,‘改衛(wèi)星’比‘造衛(wèi)星’更需要嚴(yán)密的系統(tǒng)工程思維和總體思想”,探月工程商級(jí)顧問孫家棟稱,“衛(wèi)星研制隊(duì)伍在這方面下了不少工夫”。
“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星上共有214臺(tái)硬件設(shè)備,其中,繼承“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的產(chǎn)品大約有85%,做過適應(yīng)性修改的產(chǎn)品大約占10%,新研制的產(chǎn)品約占5%。這些產(chǎn)品都處于不同的狀態(tài),增大了風(fēng)險(xiǎn)。
嫦娥二號(hào)任務(wù)要在嫦娥一號(hào)任務(wù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)六大創(chuàng)新與突破,這些工程任務(wù)往往是一環(huán)扣一環(huán)。比如說,近月點(diǎn)15公里、遠(yuǎn)月點(diǎn)100公里的橢圓軌道變軌,除了驗(yàn)證軌道以外,還要對(duì)月球指定區(qū)域進(jìn)行高分辨率成像,同時(shí)還要對(duì)X頻段深空探測(cè)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。因此,要協(xié)調(diào)好它們之間的關(guān)系,確保萬無一失。
如何確保嫦娥二號(hào)衛(wèi)星精準(zhǔn)“剎車”是擺在衛(wèi)星設(shè)計(jì)人員面前的又一道難題。為了能夠讓衛(wèi)星順利進(jìn)入100公里×100公里的工作軌道和100公里×15公里的環(huán)月軌道,以研究院“嫦娥二號(hào)”控制與推進(jìn)副總師王曉磊為首的設(shè)計(jì)人員,進(jìn)行了極其精確的分析求解,并建立了相關(guān)的數(shù)學(xué)模型,反復(fù)確認(rèn)相關(guān)系統(tǒng)間的接口關(guān)系。經(jīng)過一輪輪反復(fù)的討論和計(jì)算,他們終于找到了控制精度的有效方法,精準(zhǔn)“剎車”難題迎刃而解。
嫦娥二號(hào)衛(wèi)星擁有多項(xiàng)新技術(shù),其中相當(dāng)一部分為首次上天試驗(yàn),x波段測(cè)控體制就是其中的代表。目前,我國衛(wèi)星中尚無星地x波段測(cè)控體制應(yīng)用的實(shí)踐,與國內(nèi)主要使用的s頻段測(cè)控體制相比,它有著傳輸速度高、信號(hào)衰減小、負(fù)載數(shù)據(jù)多等優(yōu)點(diǎn)。但是它同時(shí)又面臨著設(shè)計(jì)、器件和工藝等一系列技術(shù)難點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員們并沒有被困難嚇倒,而是直面挑戰(zhàn),經(jīng)過通宵達(dá)旦的攻關(guān),終于在最短的時(shí)間內(nèi)拿出了解決方案。
3年前,“嫦娥一號(hào)”實(shí)現(xiàn)了“零窗口”發(fā)射,節(jié)約衛(wèi)星燃料120公斤,使得衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)間延長了4個(gè)多月,最終實(shí)現(xiàn)成功撞月。為再次實(shí)現(xiàn)“零窗口”這一創(chuàng)舉,科技人員廣泛開展了全系統(tǒng)的聯(lián)試聯(lián)調(diào)和針對(duì)性訓(xùn)練,先后進(jìn)行了包括改進(jìn)測(cè)量雷達(dá)、更新遙測(cè)系統(tǒng)、改造光學(xué)儀器、優(yōu)化加注系統(tǒng)等上百項(xiàng)技術(shù)改造;為了規(guī)避操作上的風(fēng)險(xiǎn),確保嫦娥二號(hào)衛(wèi)星的安全,衛(wèi)星發(fā)射試驗(yàn)隊(duì)提出了“操作零缺陷”的要求,確保了嫦娥二號(hào)任務(wù)實(shí)現(xiàn)了“零窗口”發(fā)射。
打造一支團(tuán)結(jié)和諧的團(tuán)隊(duì)
在風(fēng)險(xiǎn)多、難度大的型號(hào)研制面前,“嫦娥”設(shè)計(jì)者們以前所未有的勇氣與魄力全情投入到嫦娥二號(hào)任務(wù)中。面對(duì)嫦娥二號(hào)“產(chǎn)品狀態(tài)多、試驗(yàn)驗(yàn)證難、產(chǎn)品無備份、研制隊(duì)伍新”的特點(diǎn),嫦娥二號(hào)衛(wèi)星總指揮張廷新提出了“四嚴(yán)一深入”的質(zhì)量管理要求,運(yùn)用先進(jìn)的管理理念,統(tǒng)籌策劃,運(yùn)籌帷幄。他還大膽起用新人,有意識(shí)地給表現(xiàn)突出的年輕人壓擔(dān)子,促使年輕人快速成長,為嫦娥二號(hào)衛(wèi)星圓滿成功打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
嫦娥二號(hào)總設(shè)計(jì)師黃江川也是老航天人了。除了全面領(lǐng)導(dǎo)型號(hào)技術(shù)管理工作,負(fù)責(zé)與工程總體和其他系統(tǒng)間的技術(shù)問題外,他還常常深入研制和測(cè)試第一線。在衛(wèi)星控制計(jì)算機(jī)問題排故攻堅(jiān)過程中,黃江川指揮若定,快速故障定位,廢寢忘食,持續(xù)工作60個(gè)小時(shí),最終問題得到了圓滿解決。
葉培建院士是嫦娥二號(hào)衛(wèi)星的總指揮顧問、試驗(yàn)隊(duì)質(zhì)量總監(jiān)。年逾60的他,在衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)工作進(jìn)入電測(cè)階段的關(guān)鍵時(shí)刻,來到了試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng),與隊(duì)員們并肩作戰(zhàn)。特別是當(dāng)電測(cè)工作出現(xiàn)某些異?,F(xiàn)象時(shí),他更是深夜堅(jiān)持在現(xiàn)場(chǎng),與總師和設(shè)計(jì)人員一起想方設(shè)法,排除疑點(diǎn),快速采取措施,及時(shí)處理相關(guān)問題。
老一代航天人的一言一行深深地影響、激勵(lì)著年輕的設(shè)計(jì)師們。巾幗不讓須眉的衛(wèi)星副總指揮太萍,親力親為、以身作則的衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師王曉磊,長期加班而靠喝咖啡提神的“咖啡達(dá)人”饒煒,年紀(jì)輕輕卻擔(dān)當(dāng)重任的總體主任設(shè)計(jì)師孟林智……都在各自的本職崗位上拼搏奉獻(xiàn)著。一個(gè)個(gè)不眠之夜,一次次過關(guān)奪隘,一場(chǎng)場(chǎng)拼搏會(huì)戰(zhàn),至今歷歷在目,刻骨銘心。
正因?yàn)橛袩o數(shù)個(gè)這樣的航天人,嫦娥二號(hào)衛(wèi)星才會(huì)在如此短的時(shí)間內(nèi)順利完成各階段任務(wù),不僅實(shí)現(xiàn)了“零窗口”發(fā)射,且在地月轉(zhuǎn)移軌道僅用了一次中途修正,為衛(wèi)星節(jié)省大量燃料,實(shí)現(xiàn)了一次完美的奔月之旅。
中國電科:攻堅(jiān)克難 確保“嫦娥二號(hào)”成功
“嫦娥二號(hào)”繞月探測(cè)工程由五大系統(tǒng)組成,任何一個(gè)系統(tǒng)和環(huán)節(jié),都關(guān)系整個(gè)工程的成敗。除了衛(wèi)星和火箭這兩個(gè)主角外,也有眾多并不起眼的配角,默默無聞地支撐著整個(gè)工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
據(jù)探月工程有關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹,火箭系統(tǒng)有3萬多個(gè)元器件、將近10萬根電纜電線,衛(wèi)星系統(tǒng)有5萬多個(gè)元器件。在這數(shù)以萬計(jì)的元器件中,哪怕其中一個(gè)發(fā)生問題后果都不堪設(shè)想。這對(duì)所有產(chǎn)品都提出了前所未有的高標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求。任何一個(gè)小環(huán)節(jié)出問題,都會(huì)影響這次“嫦娥二號(hào)”任務(wù)的圓滿成功。
在諸多配角的背后,同樣有一批默默奉獻(xiàn)的人。他們大膽創(chuàng)新、艱苦拼搏,實(shí)現(xiàn)著中國航天領(lǐng)域一個(gè)又一個(gè)突破。作為我國電子信息產(chǎn)業(yè)的“國家隊(duì)”和“主力軍”,中國電子科技集團(tuán)就是一支重要力量。
在此次的“嫦娥二號(hào)”工程任務(wù)中,中國電科承擔(dān)了為整機(jī)單位配套元器件的研制生產(chǎn)任務(wù)。9所、13所、21所、44所、55所等單位研制的隔離器、耦合器、環(huán)行器,放大器、壓控振蕩器、濾波器,感應(yīng)子式永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī),光調(diào)制解調(diào)器,微波輻射計(jì)前端、八倍頻器、變?nèi)荻O管等核心元器件……這些器件雖不起眼,但它們“秤砣雖小壓千斤”,成為“嫦娥二號(hào)”的“幕后英雄”。
為地月溝通搭建信息橋梁
在“嫦娥二號(hào)”奔向月球的過程中,我們不斷聽到“青島數(shù)據(jù)正常、喀什遙測(cè)數(shù)據(jù)正?!钡穆曇簦@就是中國電科承擔(dān)的遙控系統(tǒng)在精準(zhǔn)地控制著衛(wèi)星。
中國電科10所、27所、39所和54所承擔(dān)研制了S/X頻段統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng)、工程應(yīng)答機(jī)、脈沖相參應(yīng)答機(jī)及天饋配套設(shè)備、USB測(cè)控系統(tǒng),分布在國內(nèi)的青島和喀什站以及遠(yuǎn)望三號(hào)、遠(yuǎn)望五號(hào)、遠(yuǎn)望六號(hào)測(cè)量船上。
“如果把航天活動(dòng)比作放風(fēng)箏的話,這里的‘風(fēng)箏’就是航天器,‘風(fēng)箏線’就是測(cè)控設(shè)備發(fā)出的電磁波,‘牽線人’就是測(cè)控站的操作者和航天指控中心的指揮員?!敝袊娍频?0研究所副所長雷厲對(duì)測(cè)控通信系統(tǒng)作了一個(gè)形象的比喻。在“嫦娥二號(hào)”所有系統(tǒng)中,測(cè)控通信系統(tǒng)至關(guān)重要,是月球探測(cè)器和地球之間的信息橋梁。它保證了軌道控制“很精準(zhǔn)”,原計(jì)劃進(jìn)行的“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星軌道中途修正動(dòng)作被接連取消,保證了3次近月制動(dòng)任務(wù)順利完成,使“嫦娥二號(hào)”正式成為月球家族的新成員,完成飛入太空后迄今為止難度系數(shù)最高的“華麗轉(zhuǎn)身”。
“嫦娥二號(hào)”的“好管家”
當(dāng)“嫦娥二號(hào)”進(jìn)入環(huán)月軌道到月宮巡游,去獲取月球?qū)氋F信息的時(shí)候,地球上必須有—個(gè)“管家”告訴她何時(shí)開啟哪種科學(xué)探測(cè)儀器進(jìn)行工作,何時(shí)讓照相機(jī)睜開眼睛拍照,何時(shí)又閉上眼睛給照相機(jī)充電。當(dāng)她把探測(cè)獲取的信息源源不斷從九天之外發(fā)回地球時(shí),地面上的這個(gè)“管家”還要接收、處理和管理這些信息,例如月球表面三維影像、月球物質(zhì)成分、月壤特性、地月與近月空間環(huán)境……這個(gè)“管家”連接著“天”與“地”,它就是探月工程中的地面應(yīng)用系統(tǒng)。
“嫦娥二號(hào)”地面應(yīng)用系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接收、運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)管理、科學(xué)應(yīng)用與研究五個(gè)分系統(tǒng)組成。對(duì)于航天任務(wù)來說,高度的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。中國電科各研究所在接到“嫦娥二號(hào)”任務(wù)后,高度重視,迅速行動(dòng),精心部署,全力保障任務(wù)的成功完成。低溫接收機(jī)自安裝到各個(gè)臺(tái)站以來,基本上處于正常運(yùn)行狀態(tài)。到2010年9月已經(jīng)累計(jì)工作30000小時(shí)以上。
在“嫦娥二號(hào)”任務(wù)中,中國電科第54所在地面應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收分系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)部分改造工作。54所有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,54所根據(jù)嫦娥二號(hào)任務(wù)需要,對(duì)監(jiān)控與任務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換、ACU上位機(jī)和落地?cái)?shù)據(jù)管理等設(shè)備進(jìn)行了適應(yīng)性改造,以及50米天線伺服系統(tǒng)的改造工作。
在項(xiàng)目進(jìn)展到關(guān)鍵的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段,為了保證工作進(jìn)度,課題組的全體同志廢寢忘食,連續(xù)多日工作到凌晨兩三點(diǎn),大家對(duì)此戲稱為上午、中午、下午、晚上(上半夜)和夜里(下半夜)五班不倒。特別是張焱同志,作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,帶頭加班。聯(lián)試期間,他在北京、昆明兩處跑,沒有時(shí)間回家,只能電話問候家人,笑稱自己為“最感謝中國移動(dòng)的人”。
衛(wèi)星動(dòng)力之源
“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星直上九天攬?jiān)碌膭?dòng)力之源,正是中國電科第18所研制的電源分系統(tǒng)?!版隙鸲?hào)”衛(wèi)星電源分系統(tǒng)與其他衛(wèi)星電源分系統(tǒng)一樣,由太陽電池陣、貯能蓄電池組及電源控制器三大部分組成。在白天,太陽電池陣發(fā)電,將光能轉(zhuǎn)換為電能,為衛(wèi)星供電,同時(shí)太陽電池陣給蓄電池組充電,使蓄電池組處于滿荷電狀態(tài)。而在夜間,則由蓄電池組供電,經(jīng)放電調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié),以穩(wěn)定的電壓給整星供電。由于月球探測(cè)器在飛行高度、運(yùn)行環(huán)境、工作使命等多方面與地球衛(wèi)星都存在著明顯的不同,因此電源分系統(tǒng)的管理與控制更為復(fù)雜。
針對(duì)“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星用電功率大、太陽電池陣發(fā)電功率余量極小、衛(wèi)星軌道運(yùn)行環(huán)境惡劣等突出問題,中國電科的科技人員通過選用光電轉(zhuǎn)換效率高的背太陽電池和提高太陽電池面積占用率等技術(shù)措施,提高了太陽電池輸出功率,增強(qiáng)了太陽電池陣在軌運(yùn)行中的耐高、低溫應(yīng)力應(yīng)變疲勞能力。
“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星氫鎳蓄電池組面臨著溫度變化范圍大、低溫月蝕放電等技術(shù)難題。18所的科技人員們突破了一系列關(guān)鍵技術(shù):通過對(duì)電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),減小發(fā)熱量,提高散熱速率,延長壽命;通過焊接工藝和密封極柱的攻關(guān),有效地保證了殼體耐疲勞能力滿足設(shè)計(jì)壽命的要求,電池耐壓能力已達(dá)到長循環(huán)壽命,完全滿足嫦娥衛(wèi)星充放電循環(huán)的設(shè)計(jì)壽命要求。
在“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星電源控制器的研制過程中,工程組僅用10個(gè)月的時(shí)間,先后實(shí)現(xiàn)了內(nèi)雙外單、全調(diào)節(jié)、全開關(guān)統(tǒng)一母線設(shè)計(jì),充電陣與供電陣的自動(dòng)轉(zhuǎn)換,多方式、大電流智能充電,電池內(nèi)部壓力控制和過壓力保護(hù)控制,蓄電池的在軌均衡放電控制,設(shè)備一體化集成設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)與研制目標(biāo)。
“能參加嫦娥衛(wèi)星的研制工作是我們最大的幸福。”“我們研制產(chǎn)品必須做到安全可靠,萬無一失。”這是采訪過程中18所的科技人員說得最多的兩句話。為了攻克難關(guān),他們苦苦實(shí)驗(yàn),孜孜探索,為嫦娥二號(hào)的圓滿成功,交出了一份滿意的答卷。也為“特別吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”的載人航天精神做了最好的詮釋。
嫦娥二號(hào)順利飛天,不僅在中國航天事業(yè)的第三座里程碑上寫下了精彩的一筆,而且再一次譜寫了社會(huì)主義大協(xié)作的勝利凱歌。除了航天科技、中國電科之外,還有眾多國有企業(yè)參與“嫦娥”關(guān)鍵系統(tǒng)配套產(chǎn)品提供。他們?cè)谔皆露诠こ讨校胤瞰I(xiàn)著自己的力量。“繁星點(diǎn)點(diǎn)綴天河,汗水滴滴淌無聲”,就是全體航天人的真實(shí)寫照。