楊蕾
“嫦娥”抱“玉兔”,九天再攬?jiān)?,科技?chuàng)新今日再續(xù)傳奇。嫦娥三號(hào)任務(wù)不負(fù)眾望地圓滿完成。這是中國(guó)探月工程的一大步,更是航天科技創(chuàng)新的一大步。
在嫦娥三號(hào)這項(xiàng)體系龐雜、意義重大的工程中,中國(guó)航天科技集團(tuán)公司承擔(dān)了探測(cè)器和運(yùn)載火箭兩大核心關(guān)鍵系統(tǒng)抓總研制工作。6年來(lái),集團(tuán)公司的參研參試人員不斷開(kāi)拓創(chuàng)新、攻堅(jiān)克難,用完美的成功證明:中國(guó)航天有實(shí)力、有信心依靠自主創(chuàng)新,開(kāi)拓更遠(yuǎn)的深空探測(cè)疆域。
探月坐標(biāo)系上的新起點(diǎn)
俱懷逸興壯思飛,欲上青天攬明月。早在2007年,嫦娥一號(hào)僅用3年多時(shí)間,創(chuàng)造了世界繞月探測(cè)衛(wèi)星研制的最短紀(jì)錄。
3年后,帶著“飛得更快、靠的更近、看得更清”的目標(biāo),嫦娥二號(hào)在創(chuàng)下多個(gè)“第一次”后超額完成任務(wù)。它作為嫦娥三號(hào)的先導(dǎo)星,為嫦娥三號(hào)的發(fā)射奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
又是一個(gè)3年,作為我國(guó)第一個(gè)地外天體軟著陸探測(cè)器的嫦娥三號(hào)誕生在集團(tuán)公司,“嫦娥三號(hào)探測(cè)器是全新研制的探測(cè)器,也是5大系統(tǒng)中的核心,難度最大、需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)多、技術(shù)跨度大、實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)高?!辨隙鹑?hào)探測(cè)器副總設(shè)計(jì)師賈陽(yáng)說(shuō)。
如其所說(shuō),月球探測(cè)工程體系復(fù)雜,風(fēng)險(xiǎn)也相當(dāng)高。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),世界上共進(jìn)行了百余次月球探測(cè)活動(dòng),成功率剛剛過(guò)半。
盡管集團(tuán)公司有嫦娥一號(hào)、嫦娥二號(hào)成功研制的經(jīng)驗(yàn),但嫦娥三號(hào)的研制依然要面對(duì)諸多全新情況和巨大挑戰(zhàn)。比如,要面臨的是其他航天器從未遇到過(guò)的月面全新環(huán)境、全新研制平臺(tái)、全新載荷設(shè)備和全新工作模式;要面臨新技術(shù)多、配套單位多的特點(diǎn),地面試驗(yàn)驗(yàn)證難度大、探測(cè)器“瘦身”難的問(wèn)題等。
面對(duì)著全新的科研挑戰(zhàn),科研人員邁過(guò)道道關(guān)卡,在6個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了歷史性的突破。
其中包括,首次開(kāi)展我國(guó)航天器在地外天體軟著陸,首次開(kāi)展我國(guó)航天器在地外天體巡視探測(cè),首次開(kāi)展對(duì)月面探測(cè)器的遙操作,突破多軌道、窄窗口發(fā)射和高精度入軌技術(shù),首次研建我國(guó)大型深空站,初步建成覆蓋行星際的深空測(cè)控網(wǎng),首次在月面開(kāi)展多種科學(xué)探測(cè),首次在我國(guó)航天器上采用同位素?zé)嵩春蛢上嗔黧w回路技術(shù),以滿足探測(cè)器在月夜極端溫度環(huán)境下的生存需要,并研制了一系列特種試驗(yàn)設(shè)施,形成一系列先進(jìn)試驗(yàn)方法。
猶如“新生兒”般的嫦娥三號(hào)閃耀著創(chuàng)新的光芒,光芒中凝聚了無(wú)數(shù)航天人奮發(fā)圖強(qiáng)的光輝精神。在這條自主創(chuàng)新的探月之路上,嫦娥三號(hào)任務(wù)的成功猶如一座新的豐碑,在中國(guó)探月的坐標(biāo)系上樹(shù)起一個(gè)新的起點(diǎn)。
通天路上穩(wěn)送“三姐妹”
將嫦娥“三姐妹”安全送達(dá)目的地,是長(zhǎng)征三號(hào)甲系列火箭家族的一件大事。因此,由集團(tuán)公司承擔(dān)研制的長(zhǎng)三甲系列火箭旗下的“三兄弟”各顯神通,托舉著“三姐妹”攀上一座座科技高峰,也把流傳千年的神話化為鮮活的現(xiàn)代文明奇跡。
2007年,自重只有2.4噸、“身材”曼妙的嫦娥一號(hào)在長(zhǎng)三甲火箭托舉下,先繞地球飛行后在奔向月球。這種相當(dāng)于坐著“滾梯”奔月的方式,讓奔月旅程耗費(fèi)了12天之久。
2010年,同樣重量的嫦娥二號(hào)乘坐長(zhǎng)三丙火箭,以“直梯”的方式奔月,即火箭將“二姑娘”直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道,使得奔月時(shí)間縮短了5天,刷新了嫦娥奔月的“中國(guó)速度”。
3年后的今天,攬“玉兔”(月球車(chē))同赴廣寒宮的“三妹”質(zhì)量陡然增加了1200千克,卻依舊順利乘坐“直梯”抵達(dá)近地點(diǎn)高度200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度38萬(wàn)公里的地月轉(zhuǎn)移軌道。這要?dú)w功于長(zhǎng)三甲火箭家族中運(yùn)載能力最強(qiáng)的“大力士”——長(zhǎng)征三號(hào)乙改進(jìn)型三級(jí)捆綁式液體運(yùn)載火箭。
盡管是久經(jīng)沙場(chǎng)的“大力士”,為了這次不尋常的任務(wù),長(zhǎng)三乙仍進(jìn)行了多項(xiàng)改進(jìn),“以實(shí)現(xiàn)入軌精度更高、適應(yīng)能力更高、運(yùn)載能力要求更高、可靠性要求更高的目標(biāo)?!遍L(zhǎng)三乙火箭總設(shè)計(jì)師姜杰坦言。
每一次創(chuàng)新都在突破中升華。集團(tuán)公司在這枚“金牌火箭”原有的基礎(chǔ)上開(kāi)展了6大專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)攻關(guān),讓火箭更加勇武有力。
為了將嫦娥三號(hào)送入更精準(zhǔn)的軌道,節(jié)省后續(xù)任務(wù)的燃料,長(zhǎng)三乙在發(fā)射窗口上做了一篇“大文章”。了解火箭發(fā)射的人都知道,每次發(fā)射任務(wù)都可能由于客觀原因?qū)е禄鸺荒軠?zhǔn)時(shí)點(diǎn)火,從而錯(cuò)失最佳發(fā)射時(shí)機(jī)。為此,長(zhǎng)三乙通過(guò)窗口優(yōu)化設(shè)計(jì)、軟件在線切換等技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和試驗(yàn),發(fā)射月有連續(xù)3天具備發(fā)射條件,每天有2個(gè)發(fā)射窗口,大大降低了發(fā)射風(fēng)險(xiǎn)。
此外,長(zhǎng)三乙還首次采用了雙激光慣組加衛(wèi)星導(dǎo)航修正的復(fù)合制導(dǎo)技術(shù),這相當(dāng)于給火箭安上了“兩只眼睛”,一只眼睛可以保證火箭按照設(shè)計(jì)好的軌道飛行,另一只眼睛則精確計(jì)算最佳途徑,并隨時(shí)修正,更加確保了“嫦三”精確入軌。
在可靠性和運(yùn)載能力上,火箭也實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。經(jīng)過(guò)改造后的火箭,飛行可靠性由原來(lái)的0.938提升至0.942,奔月軌道運(yùn)載能力由3750千克(長(zhǎng)時(shí)間滑行狀態(tài))增長(zhǎng)到3780千克。
另外,長(zhǎng)三乙首次運(yùn)用遙測(cè)圖像實(shí)時(shí)傳輸技術(shù),對(duì)火箭的發(fā)射和飛行過(guò)程進(jìn)行“現(xiàn)場(chǎng)直播”。同時(shí),還為“嫦三”量身打造了尊貴專(zhuān)享的“座椅”,即重新設(shè)計(jì)了“嫦三”的連接器,使火箭與探測(cè)器更完美地連接在一起,增強(qiáng)了“嫦三”奔月途中的舒適性和安全性。
正如一院院長(zhǎng)李洪所說(shuō),“火箭的每一次飛行都是一種創(chuàng)新”。每一次創(chuàng)新都為后續(xù)深空探測(cè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
非先行者,卻是屢攀高峰者
在嫦娥一號(hào)成功發(fā)射時(shí),法國(guó)《歐洲時(shí)報(bào)》曾發(fā)表社論說(shuō),“嫦娥奔月”將一個(gè)完整的中國(guó)夢(mèng)呈現(xiàn)給世界。3年后,嫦娥二號(hào)的成功,讓美國(guó)媒體開(kāi)始擔(dān)心與中國(guó)的探月比賽可能成為“龜兔賽跑”。今天,嫦娥三號(hào)的成功,則讓全世界都驚嘆于中國(guó)的探月工程在創(chuàng)新和突破中步步為營(yíng),成為中國(guó)科技自主創(chuàng)新一面耀眼的旗幟。
嫦娥三號(hào)任務(wù)是自1976年8月9日前蘇聯(lián)“月球”24號(hào)成功登月后,37年以來(lái),全世界第一次月球軟著陸探測(cè)任務(wù)。正所謂“長(zhǎng)天信步過(guò)康橋”,盡管相較于美、蘇的月球探索之旅,嫦娥三號(hào)沒(méi)在時(shí)間上占優(yōu)勢(shì),卻在安全可靠上更勝一籌,并創(chuàng)造了人類(lèi)科學(xué)史上的多個(gè)“第一次”。集團(tuán)公司的科研人員從嫦娥三號(hào)軟著陸的整體方案入手,力求以更安全、更可靠的方式協(xié)助探測(cè)器完成各項(xiàng)任務(wù)。
就任務(wù)模式而言,嫦娥三號(hào)在軟著陸過(guò)程中的動(dòng)力下降段具有懸停、避障的能力,這是其他國(guó)家軟著陸探測(cè)器所不具備的。當(dāng)嫦娥三號(hào)進(jìn)入懸停、避障階段,可以對(duì)著陸區(qū)地形、地貌進(jìn)行精確勘察,識(shí)別出危險(xiǎn)地形,這極大地提高了著陸的安全性。
在航天器熱控制技術(shù)方面,采用重力輔助兩相流體回路技術(shù),實(shí)現(xiàn)同位素?zé)崮艿目煽剡\(yùn)輸尚屬?lài)?guó)際首例;采取基于太陽(yáng)能喚醒的月面休眠喚醒創(chuàng)新方案,解決低溫條件下的探測(cè)器月夜生存問(wèn)題也是首開(kāi)先河。在科學(xué)探測(cè)方面,科研人員通過(guò)測(cè)月雷達(dá)等載荷,首次實(shí)現(xiàn)了月球表面月壤厚度剖面探測(cè)等科學(xué)目標(biāo)。一個(gè)個(gè)“第一次”的突破,極具說(shuō)服力地展示了中國(guó)航天人卓越的創(chuàng)新才能和突破精神。
探月一小步,人類(lèi)文明一大步。中國(guó)的探月工程就像一場(chǎng)永無(wú)止境、勇攀高峰的接力賽,書(shū)寫(xiě)著人類(lèi)太空探索史上的嶄新篇章。在這場(chǎng)探月的接力賽中,寄托的是一個(gè)國(guó)家自主創(chuàng)新的夢(mèng)想,凝聚的是無(wú)數(shù)航天人的才智和心血;在這場(chǎng)探月的接力賽中,航天人用幾十年磨一劍的專(zhuān)注和奉獻(xiàn),在浩瀚的太空留下屬于中國(guó)人自己的足跡;在這場(chǎng)探月的接力賽中,中國(guó)人不是先行者,卻是屢攀新高的奮起直追者……
(摘自《中國(guó)航天》2014年第1期)endprint