□ 張文雁 王曉晨

技術(shù)人員在全神貫注地工作

嫦娥二號由月球衛(wèi)星，到成為我國首顆與地球同一輩的兄弟，圍繞太陽飛行的人造小行星不是意外。嫦娥二號創(chuàng)造“中國高度”的腳步，就是持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新跨越的腳步，是系統(tǒng)集成創(chuàng)新，原始創(chuàng)新和有準(zhǔn)備的創(chuàng)新，鋪就了嫦娥二號創(chuàng)造輝煌之旅。

系統(tǒng)集成創(chuàng)新

嫦娥二號衛(wèi)星在利用了嫦娥一號衛(wèi)星大部分設(shè)備產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，增加了很多新技術(shù)，按既定任務(wù)新要求，系統(tǒng)總體完成了頂層設(shè)計；按運行軌道及其相應(yīng)環(huán)境，熱控分系統(tǒng)重新設(shè)計；新增技術(shù)試驗分系統(tǒng)包含了所有新技術(shù)驗證設(shè)備(即工程載荷設(shè)備)；為深化科學(xué)探測，有效載荷設(shè)備或新研或大改；上述兩個分系統(tǒng)均需經(jīng)歷初樣研制，在兩年左右的時間內(nèi)，要求完成系統(tǒng)設(shè)計、技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)品研制、系統(tǒng)集成與測試和衛(wèi)星發(fā)射等全部工作，迫使跨階段交叉、并行開展研制，還要保證狀態(tài)控制、階段匹配無差錯，無疑面臨巨大挑戰(zhàn)。

嫦娥二號衛(wèi)星的研制過程，始終伴隨著技術(shù)突破與產(chǎn)品改進(jìn)。通過系統(tǒng)集成創(chuàng)新，即工程主體創(chuàng)新，為在確保完成任務(wù)的前提下，實現(xiàn)我國深空探測技術(shù)新跨越奠定堅實的基礎(chǔ)。研制隊伍集中了三個首席科學(xué)家和國內(nèi)部分高校的力量，集智攻關(guān)。比如，在拓展任務(wù)中，在關(guān)注硬件的同時，高度關(guān)注軟件，在硬件固化的條件下，強(qiáng)化軟件功能，提高軟件的自主性，通過軟硬協(xié)同，使衛(wèi)星硬件和軟件技術(shù)達(dá)到了最大優(yōu)化與高度集成，進(jìn)而取得了多項創(chuàng)新技術(shù)。

突破全新技術(shù)

利用嫦娥二號任務(wù)契機(jī)，著眼于在完成任務(wù)的前提下，爭取一次飛行，取得多項成果，必須進(jìn)行原始創(chuàng)新。在短研制周期約束下，多任務(wù)、多目標(biāo)的實施，貫穿于衛(wèi)星飛行過程的全生命周期，包括技術(shù)理念、思路、設(shè)計、攻關(guān)到實現(xiàn)的全過程。

實現(xiàn)多任務(wù)面臨多約束，實現(xiàn)多目標(biāo)帶來強(qiáng)約束，這些約束體現(xiàn)在衛(wèi)星的燃料、通訊、控制、時機(jī)、壽命及探測方式等方面。除系統(tǒng)中的組合和集成創(chuàng)新外，還需突破若干全新的關(guān)鍵技術(shù)。這些創(chuàng)新包括基于多體系統(tǒng)流形理論的低能量轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計、基于能量、距離和時間等強(qiáng)約束的潛在小行星目標(biāo)選取策略、逼近飛越小行星設(shè)計及基于高速交會漸遠(yuǎn)點凝視成像技術(shù)等，此外，還需以比以往跨越數(shù)量級的方式，突破推進(jìn)劑利用、軌道測量與控制、信道預(yù)算等方面的高精度技術(shù)，首次轉(zhuǎn)化創(chuàng)新應(yīng)用了基于地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的小行星觀測與定軌技術(shù)。

操作人員對結(jié)構(gòu)板進(jìn)行裝配

科技人員進(jìn)行設(shè)備檢查

有準(zhǔn)備的創(chuàng)新

以嫦娥二號為平臺，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，為我國深空探測探路，立足現(xiàn)有條件基礎(chǔ)，沖擊世界深空探測技術(shù)高地，是研制隊伍在衛(wèi)星立項之初就確立的指導(dǎo)思想。

研制隊伍圍繞在6個月的指標(biāo)規(guī)定壽命期內(nèi)，如何確保衛(wèi)星圓滿完成既定任務(wù)控制技術(shù)創(chuàng)新的同時，還以“加速提升能力、推進(jìn)技術(shù)發(fā)展”為指導(dǎo)，以驗證距地球更遠(yuǎn)的行星際探測技術(shù)、積累深空探測工程經(jīng)驗為目標(biāo)，按選擇任務(wù)目標(biāo)，控制風(fēng)險, 有序銜接、分步實施的原則，不斷深化論證擴(kuò)展任務(wù)階段的試驗項目與技術(shù)創(chuàng)新點，以最大限度地發(fā)揮衛(wèi)星潛能。他們精心設(shè)計了三階段、多目標(biāo)探測任務(wù)。為實現(xiàn)效益和機(jī)會最大化，選擇日-地L2點和近地小行星作為拓展任務(wù)的路線和方向，以進(jìn)入行星際、突破新距離為基本目的。超越月球之外的飛行探測在中國是第一次，從地球出發(fā)歷經(jīng)月球、L2點、小行星多類目標(biāo)的多任務(wù)驗證和探測在國際上也屬創(chuàng)舉。

實現(xiàn)上述目標(biāo)，面臨前所未有的全新技術(shù)挑戰(zhàn)。在不斷攀登世界深空探測技術(shù)高峰這個崇高的使命感召下，研制隊伍在確保實現(xiàn)任務(wù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，圍繞能量、空間和時間三要素，開展技術(shù)創(chuàng)新能力建設(shè)，以最大限度地推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。

確保嫦娥二號衛(wèi)星有充足的能量，實現(xiàn)超壽命可靠運行，是完成一系列科學(xué)探測和技術(shù)試驗后，進(jìn)一步進(jìn)行擴(kuò)展試驗驗證的基礎(chǔ)。最大限度的確保衛(wèi)星有足夠多的剩余能量，利用衛(wèi)星的剩余能量，突破更為廣闊的宇宙空間，是研制隊伍的目標(biāo)。因此，研制隊伍在工程之初，就不滿足于實現(xiàn)壽命半年，完成工程確立的任務(wù)，而是立足一次發(fā)射完成多項任務(wù)，進(jìn)行有準(zhǔn)備的科學(xué)規(guī)劃，其中包括如何實現(xiàn)零窗口發(fā)射，如何實施精準(zhǔn)的測控，還包括創(chuàng)新性的進(jìn)行軌道設(shè)計，使衛(wèi)星直接進(jìn)入月球轉(zhuǎn)移軌道，這些都最大限度節(jié)省了燃料。經(jīng)過測定，在衛(wèi)星進(jìn)入月球軌道開始探測時，仍剩余燃料520公斤。正是在各個環(huán)節(jié)上采取了多項措施，實施了多項創(chuàng)新，一系列的成功，保證了“嫦娥”遠(yuǎn)征之旅能量充裕，至今，衛(wèi)星從原本6個月設(shè)計壽命向穩(wěn)定運行四周年邁進(jìn)。

科技人員在進(jìn)行進(jìn)行質(zhì)量復(fù)查

微小相機(jī)眼中的衛(wèi)星奔月景象

在空間上，從突破38萬千米的月球空間，到突破百萬千米、千萬、一億千米宇宙空間，研制隊伍在執(zhí)行一項任務(wù)的時候，提前想到下一個目標(biāo)。比如，嫦娥一號使用的數(shù)據(jù)傳輸天線只能支撐200萬千米，最大300萬千米，在有關(guān)部門正在建設(shè)嫦娥三期工程大天線的時候，嫦娥二號研制隊伍就開始研究新的數(shù)據(jù)傳輸方略，實現(xiàn)了衛(wèi)星飛往更為遙遠(yuǎn)的深空，保證與地球不離不棄。

衛(wèi)星飛往遙遠(yuǎn)的深空干什么？早在決定進(jìn)行L2點探測之前，研制隊伍就開始設(shè)計利用衛(wèi)星進(jìn)行小行星探測，可是隨時都處于天體中客觀運動，小行星在哪里？不是說來就來，必須下功夫去找。于是，研制隊伍依據(jù)交會時間、交會星地距離、速度增量、小行星亮度等約束條件，在已知的60多萬顆小行星中，選中了被美國航空航天局列入“潛在危險小行星名單”的近地小行星圖塔蒂斯。神出鬼沒的圖塔蒂斯由于個頭小、在幾大行星引力場的作用下，要想精確計算出它的運行軌道非常困難。科研人員集智攻關(guān)，組織地面應(yīng)用系統(tǒng)及相關(guān)單位使用國內(nèi)光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行小行星測軌，提高了測量精度，推演出中國自己的圖塔蒂斯小行星軌道，為巧妙用L點，實現(xiàn)與小行星的親密接觸的交會飛行軌道設(shè)計提供了重要依據(jù)。

在時間上，先是衛(wèi)星在半年時間里如何完成既定任務(wù)。由于設(shè)計充分，衛(wèi)星在進(jìn)行三次月球制動調(diào)整中，專門增加了一次調(diào)相軌道控制，使之在一個月內(nèi)就具備執(zhí)行虹灣成像任務(wù)的能力。在完成既定任務(wù)后，圍繞衛(wèi)星如何在接下來的兩三年時間里，分階段進(jìn)行拓展試驗，每一個階段研制隊伍都是提前開展設(shè)計。由于思路清新，設(shè)計充分，保證了“嫦娥”遠(yuǎn)行的每一步都扎實穩(wěn)健。

嫦娥二號以其開拓性、創(chuàng)新性的實踐，為探月工程后續(xù)任務(wù)的順利實施奠定了基礎(chǔ)，為未來開展行星際探測任務(wù)提供了經(jīng)驗和借鑒，進(jìn)一步形成和積累了中國特色重大科技工程管理模式和經(jīng)驗，培養(yǎng)造就了一批年輕的高素質(zhì)科技和管理人才，對開展深空探測活動、推進(jìn)我國航天事業(yè)發(fā)展、提高民族凝聚力、建設(shè)創(chuàng)新型國家具有重大意義。