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嫦娥再出发:中国探月工程由一期迈入二期

2010年10月1日 17:14

来源:瞭望 作者:袁元 丁慧娜 高亚男 孙英兰 选稿:黄骏

  中国探月工程新闻发言人称,测试结果正常,完全满足发射技术条件,将于10月1日18时59分57秒发射。

  3年前,承载着中华民族千年梦想的“嫦娥一号”顺利升空,3年后的今天,“嫦娥”再次奔月,以为中国人在不远的将来踏上月球铺路。中国探月工程借此由一期迈入二期,翻开跨时代的一页。

  《瞭望》文章: “嫦娥”再出发

  9月30日,截至《瞭望》新闻周刊发稿时,“嫦娥二号”卫星和火箭已完成发射场区的测试和检查。中国探月工程新闻发言人称,测试结果正常,完全满足发射技术条件,将于10月1日18时59分57秒发射。

  3年前,承载着中华民族千年梦想的“嫦娥一号”顺利升空,3年后的今天,“嫦娥”再次奔月,以为中国人在不远的将来踏上月球铺路。中国探月工程借此由一期迈入二期,翻开跨时代的一页。

  科技实力代表着一个国家综合实力的强弱。中国是发展中的科技大国,仅科技人员就达数千万之众,却不是科技强国。中国唯有千方百计发展科学技术,才能追赶上世界科技发展的脚步,真正用实力维护国家的合法权益。

  古往今来,茫茫太空留给人类太多的谜团,也成为人类不懈探索的目标。作为太阳系中距地球最近的天体,月球一直是人类追寻探究太空的首选之地。

  上世纪50年代末期,美国和前苏联展开了以月球探测为中心的空间竞赛,掀起了第一次月球探测高潮。1958年~1976年8月间,美国和前苏联成功发射了45个月球探测器。1969年7月,美国“阿波罗”号飞船实现了人类首次登月,月球探测取得划时代的成就。

  上世纪60年代的探月工程证明,探月能实现的真正价值远远高于工程本身。月球探测可以成为科学和技术的孵化器,并推动国民经济相关技术的创新与革命。美国的“阿波罗计划”虽然耗资巨大,但这项工程,导致了20世纪60~70年代美国液体燃料火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、计算机等一大批高科技工业群的产生。据不完全统计,此项工程派生出了大约3000种应用技术的专利成果,这些专利成果扩展到当时美国国民经济各个领域,为美国带来了巨大的经济效益。

  通过探月工程项目,人类还可以探索如何在地球之外建立永久研究站,在地球以外空间发展产品和工业,建立能够自给自足的“外星家园”。空间应用与空间科学需求的日益加大,如许多空间微重力科学研究条件、特殊生物制品的大量生产等都需要在一个像月球那样庞大的“太空实验室”进行与完成。

  月球潜在的矿产资源和能源的开发利用前景,也为人类社会可持续发展提供了巨大的资源储备,被称为“人类未来能源的仓库”。这一因素也成为一些国家重返月球最主要的动力——上世纪90年代末,美、俄、德、英、欧空局、日本、印度等纷纷提出各自的空间计划,掀起了第二次月球探测高潮,一时间,重返月球、建立月球基地成为许多国家或组织的明确目标。

  2004年,中国发布了自己的空间探测计划,探月工程成为继发射人造地球卫星、突破载人航天技术之后,中国空间科技发展史上第三个里程碑,是中国实现深空探测“零的突破”的标志性工程。

  相比美、俄等航天大国,中国的探月之路前程漫漫。可喜的是,在为“嫦娥一号”首次“奔月”做准备的几年间,中国一批年轻的科技人才迅速成长,航天科技队伍不断壮大。中国航天事业以半个多世纪的深厚积累,为探月工程的实施奠定了基础。

  从“两弹一星”到载人航天,从“嫦娥一号”到“嫦娥二号”,大量事实再一次证明:只有把发展的基点放在自主创新上,才能真正掌握核心技术、抢占科技制高点、在世界高技术领域占有一席之地,才能牢牢把握发展的战略主动权、切实增强国家核心竞争力。□(文/孙英兰)

  《瞭望》文章:“嫦娥二号”领跑探月二期

  “嫦娥二号”任务就像是一期工程向二期工程的一个跳板,既继承了“嫦娥一号”卫星的许多成熟技术,又根据任务目标的不同,增加了很多新技术,对探月工程起到承上启下的作用

  9月27日下午,在位于北京航天桥的中国航天科技集团公司会议室里,来自中央、地方的数十家媒体正在聆听航天科技集团公司的有关负责人详解“嫦娥二号”卫星的诸多看点。

  材料袋中,除了一本刚刚赶印出来的厚达230页的新闻素材外,一个微型模型格外引人注目——“长征三号”丙火箭托举着“嫦娥二号”卫星,等待着飞向太空。

  这是在“嫦娥二号”奔月前,航天科技集团公司在北京举行的最后一次大型记者见面会,此后的报道协调重心将移往川西南峡谷深处的月亮城——西昌。

  随着“嫦娥二号”奔月进入倒计时,本刊记者了解到,包括“嫦娥二号”卫星、“长征三号”丙运载火箭等在内的五大系统准备工作已基本就绪,正在做发射前的测试准备。此时,不仅是西昌卫星发射中心正在紧锣密鼓地做着最后的准备,北京各相关部门,包括新闻媒体也开始进入“临战”状态。

  围绕“嫦娥二号”的采访,《瞭望》新闻周刊已开展近两个月。7月末,本刊与航天科技集团正式签署报道保密协定,随后就开始逐渐接近并深入采访“嫦娥二号”研发核心领域。

  7月末,本刊记者走访中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院,托举“嫦娥二号”升空的“长征三号”丙火箭正是在这里孕育研制而成的;

  9月初,本刊记者探访曾将58颗卫星送上天的西昌卫星发射中心,“嫦娥二号”卫星将在这里实施飞行任务;

  进入9月中旬,采访安排日益密集起来。在中国航天科技集团公司的办公室内,中国探月工程原总设计师、现高级顾问、中国航天科技集团公司高级技术顾问孙家栋院士,中国探月工程副总设计师、中国航天科技集团公司科技委副主任于登云,中国航天科技集团公司宇航部部长赵小津先后接受了本刊记者采访。

  9月26日早晨,本刊记者再次走访“嫦娥二号”卫星抓总研制单位——中国航天科技集团公司所属的中国空间技术研究院,并在位于北京西北郊航天城的北京航天飞行控制中心里,见到了叶培建院士。他曾是“嫦娥一号”卫星总指挥兼总设计师,现为“嫦娥二号”卫星顾问。刚刚开完班前会的叶培建院士接受了《瞭望》新闻周刊的专访。

  “嫦娥二号”,由此一步步揭开了神秘的面纱。

  从备份星到先导星

  “‘嫦娥二号’卫星是以‘嫦娥一号’卫星的备份星为基础研制的,它是我国探月工程二期的探路者或叫先导星,对探月工程具有着承前启后、继往开来的作用。”叶培建告诉本刊记者,中国的探月工程又称“嫦娥工程”,规划为“绕”、“落”、“回”三期,计划在2020年前依次完成绕月探测、落月探测和无人采样返回。

  采访中,于登云介绍说,一期“绕”,其主要目标是开展月球表面的全球性和综合性环绕探测,已由“嫦娥一号”卫星圆满实现;二期“落”,主要进行探测器月面软着陆,实现月面就位探测和月面自动巡视勘察,主要由“嫦娥二号”卫星和“嫦娥三号”探测器实现;三期“回”,主要目标是实现月球样品的无人采样返回地球,在地面开展科学研究。这三期工程是相互关联、循序渐进的,前一期工程是后一期工程顺利实施的前提和基础。

  “现在的‘嫦娥二号’是‘嫦娥一号’的备份星。‘嫦娥一号’圆满完成既定任务后,让‘嫦娥二号’再去绕月,如何能够让它的意义再大一些?”叶培建告诉本刊记者,由“嫦娥一号”的备份星到探月工程二期的先导星,“嫦娥二号”的任务目标发生了变化,承担起为探月工程二期尤其是“嫦娥三号”探测器进行前期工程技术验证和探测的任务。

  “应该说,‘嫦娥二号’具备了两层意义,即一是继续扩大‘嫦娥一号’的科学成果,二是作为嫦娥工程二期的先导星,它将在‘嫦娥一号’卫星的基础上,开展‘嫦娥三号’探测器有关技术的在轨验证,同时对其备选的着陆区进行高分辨率成像,为‘嫦娥三号’落月做准备,验证月球软着陆的部分关键技术。”

  于登云告诉本刊记者,在完成主任务后,“嫦娥二号”的命运将由卫星当时的状态及所携带的燃料决定,或受控撞月;或走得更远,让卫星飞出地月环境、飞向更远的太空,以此验证我国更远的宇宙空间的深空探测能力;或走得更近,即让它沿着月地转移轨道飞回地球。

  “嫦娥二号”的创新

  由于“嫦娥二号”原本是“嫦娥一号”的备份卫星,因此两颗卫星在质量和外形上并没有太大的区别,但是相比于“嫦娥一号”任务,“嫦娥二号”任务技术更新、难度更大、系统更复杂,相应的风险也更大。

  多位受访专家表示,“嫦娥二号”任务就像是一期工程向二期工程的一个跳板,增加了很多新技术,对探月工程起到承上启下的关键作用,并对整个探月工程甚至航天事业的发展都具有十分重要的意义。

  叶培建将“嫦娥二号”的关键技术创新和突破,归纳为六点:

  一、突破运载火箭直接将卫星运送至地月转移轨道的发射技术。和“嫦娥一号”卫星先被运送到环绕地球的椭圆轨道,再经过自身多次调整进入地月转移轨道不同,“嫦娥二号”卫星将由运载火箭直接送入近地点200公里、远地点38万公里的地月转移轨道。这样奔月的效率更高,在7天以内就可完成近40万公里的奔月路。这对火箭提出了更高要求,需要火箭推力更大、入轨更精、控制更准。

  二、X频段深空探测技术,初步验证深空探测体制。这是我国正在计划建设的测控应答体制,和目前我国主要使用的S频段测控体制相比,新的测控体制更适合深空探测远距离信号传输的需求,有着传输速度高、信号衰减小、负载数据多等优点。

  三、验证100公里月球轨道捕获技术。相比于“嫦娥一号”卫星在距月面200公里处被月球捕获,“嫦娥二号”将在距月面100公里处进行制动捕获,卫星的飞行速度更快、轨道更低、制动量更大,同时月表物质分布造成的不均匀重力场对卫星轨道的摄动影响也将相应增大。这样就大大提高了对卫星制动控制精度的要求。

  四、验证近月点15公里、远月点100公里轨道机动与快速测定轨技术。“嫦娥二号”卫星要验证100公里圆轨道向近月点15公里、远月点100公里椭圆轨道的机动技术,完成在该椭圆轨道上的探测任务后,卫星还要回到100公里圆轨道。

  五、试验全新的着陆相机,数据传输能力大幅提高。“嫦娥二号”增加配置了降落相机,以检验对月成像能力,为“嫦娥三号”探测器的月面软着陆做准备。与此同时,卫星数据传输速率也由“嫦娥一号”卫星时的每秒3兆,提高到每秒6兆,并进行每秒12兆的传输速率试验。

  六、对后续工程预选着陆区进行高分辨率成像试验。“嫦娥一号”卫星搭载的CCD相机分辨率为120米,而“嫦娥二号”卫星在100公里圆轨道和近月点15公里、远月点100公里椭圆轨道上,将分别对后续月球着陆器的预选区域进行优于10米和1.5米分辨率的成像试验,同时还将探测月球物质成分、月壤特性以及地月与近月空间环境。

  任务的变化,使“嫦娥二号”在许多关键技术方面都要进行原始创新,改进了有效载荷性能,提高了对月科学探测的精度。

  本刊记者获悉,“嫦娥二号”卫星上共有214台硬件设备,其中,继承“嫦娥一号”卫星的产品大约有85%,作过适应性修改的产品大约占10%,新研制的产品约占5%,这些产品都处于不同的状态,增大了风险。

  “嫦娥二号”上还有很多新技术是原来没有使用或遇到过的,比如星上使用的490N发动机,以往我国卫星使用这种发动机的时候,在卫星上工作的时间很短,一般卫星轨道确定后就切断了,这次“嫦娥二号”卫星上的490N发动机则要在轨长期工作。

  此外,由于“嫦娥二号”本是“嫦娥一号”的备份星,因此星上几乎所有产品都没有备份,这也加大了技术人员的研制难度,必须确保万无一失。

  “‘牵一发而动全身’,‘改卫星’比‘造卫星’更需要严密的系统工程思维和总体思想”,孙家栋分析说,“嫦娥二号”选择以“嫦娥一号”的备份星为基础平台,并在备份星的基础上进行载荷和技术的适应性改造,“卫星研制队伍在这方面下了不少功夫”。

  诸多风险考验“嫦娥二号”

  考虑到“嫦娥二号”将完成的一系列试验和探测任务的复杂性,于登云坦言,这样一个全新的任务仍面临着诸多着风险,并且风险的难度系数相比于“嫦娥一号”卫星要大得多。

  “把‘嫦娥二号’卫星比作一个要在严酷环境中进行高难度表演的杂技演员也是毫不为过的”,“嫦娥二号”总设计师黄江川这样形容。

  风险一:能否顺利进入地月转移轨道入口。根据地球、月亮、太阳的运动规律,卫星进入地月转移轨道的窗口时间非常短,若星箭分离时卫星没有准确进入地月转移轨道入口,那么就需对卫星轨道进行调整,会使卫星上的燃料提前消耗,如果偏差过大,就将影响后续任务的执行。

  风险二:能否精准“刹车”,即卫星通过近月制动能否被月球重力场捕获。

  “嫦娥二号”的第一次近月制动至关重要,如果刹车成功,卫星会处在近月点200公里、远月点8000公里左右的椭圆轨道上,成为月球卫星;如果刹车不够,卫星仍会飞出月球的引力范围,而不被月球捕获,从而不能环绕上月球;如果“刹车”力量过大,卫星就会撞上月球,后果同样不堪设想。

  风险三:能否从100公里的圆轨道过渡到近月点15公里、远月点100公里的椭圆轨道。这一动作既将验证卫星的测定轨技术,也要对后续工程的备选着陆区进行高分辨率成像。因此,要实施近月点15公里、远月点100公里的轨道变轨,同时让这个轨道的近月点正好在备选区域的话,卫星就必须在月球无法朝着地球的那一面变轨。而此时,地面的遥测信号无法进行传递,卫星是不可人为干预和控制的,只能依靠卫星上已经设置好的自主控制程序进行。

  在卫星自主控制程序运行时,如果发动机点火不成功,那只能等待下一月变轨的机会。而如果点火过了的话,卫星将面临致命风险。同时,如果点火时间过长,造成卫星轨道低于15公里,就会加大卫星撞上月球上的高山的可能性。

  风险四:“嫦娥二号”卫星验证的工程任务内容很多,很繁重,往往是一环扣一环,技术人员能否对卫星进行精准操作,也构成了卫星的另一重风险。

  比如,近月点15公里、远月点100公里的椭圆轨道变轨,实际上有多重目的在里面,除了验证轨道机动技术以外,还要对月球指定区域进行高分辨率成像,同时还要进行X频段测控体制方面的验证。这些任务的密度非常大。因此,为了规避操作上的风险,确保“嫦娥二号”卫星的安全,卫星型号队伍提出了“操作零缺陷”的要求。

  风险五:来自月球具有的特殊空间环境。月球表面的物质分布非常不均匀,造成月球不同区域的重力场并不一样。因此,卫星在轨运行期间,其轨道要经常进行维护。

  此外,太阳每11年左右都有一个活跃期,会形成太阳风暴。这对卫星会造成多种效应影响,如果严重的话可能造成电子元器件或者设备损坏。在“嫦娥二号”在轨运行的预定时间内,正好临近太阳风暴活跃期,卫星也将面临这方面的挑战。

  赵小津表示,“嫦娥二号”任务具有高风险性,对于每一个风险可能出现的问题,航天科技集团公司都要求发射试验队做好周详的故障应对策略,事先制定完备的预案,同时在地面进行验证或是仿真实验。

  “除了要把工作尽可能做细外,我们还要把预案做得更完整,目前,我们已经制订了上百种风险控制方案,但这项工作仍在进行之中,一直要到火箭点火发射为止。”于登云告诉本刊记者,进入到月球运行轨道后,“嫦娥二号”还要在轨工作半年。卫星在完成在轨测试的“体检”后,就可以开展试验。在试验过程中,风险也无处不在。“我们目前排了一个计划表和一系列预案,但在具体的实施过程中,还要根据卫星当时的状态作出实时调整。”

  探月工程要成为

  “科学家的眼睛和手”

  从1970年我国发射第一颗人造卫星,到21世纪的载人航天工程和月球探测工程,中国航天走出了一条独立自主的发展之路。在孙家栋看来,航天技术的不断发展,不仅证明了人类“探知未来”的能力,更成为了人类实现梦想的“载体”。中国航天将来要走向太阳系的任何一个星球,为科学家提供探测平台,成为“科学家的眼睛和手”。

  而月球则是人类探索未知的“第一个选择”。孙家栋指出,我国的“嫦娥一号”探测拿到的月球数据,比以往其他国家提供的数据都要新、全,为科学家的科学研究提供了宝贵的科学数据,“中国实施探月工程,具有着很强的现实意义和价值”。

  “进行深空探测的战略意义,首先就在于‘探索’本身。”叶培建认为,走向深空进行探索的任务是长期的,这是人类历史前进的主题,而一个国家能否进入深空的能力,也关乎着其综合国力的提升与民族的自信心、自豪感的凝结。

  在包括卫星系统、运载火箭系统、测控系统、发射场系统和地面应用系统的探月工程的五大系统中,叶培建分析,目前我国的火箭系统、发射场系统的发展水平已达到世界领先地位,而卫星系统、测控系统与世界一流技术相比仍有差距,“这是由于飞行器和测控系统变化最大,需要不断加以技术上的创新和完善。”

  孙家栋认为,卫星发射是一个严密的综合工程,卫星上天后,要独立生存并完成好赋予的任务,需要多方面系统的协调和配合。目前,中国的卫星技术水平已经处于前沿,但是与世界上一流技术相比,在世界航天追求“成功率和稳定性”的现在,中国卫星的研制水平仍有较大上升空间。□

  《瞭望》文章:金牌火箭托举“嫦娥”

  新的发射方式使探月工程后续发展和深空探测具有了一种“全新”的能力

  日照下的川西南城市西昌,明净温暖。长征三号丙火箭(以下简称长三丙火箭)整装待命,等待着将“嫦娥二号”卫星送入太空,再次开启中国的探月之旅。

  在北京,从天安门起步,沿中轴线往南十多公里,即可达到研制长三丙火箭的中国航天科技集团公司所属的中国运载火箭技术研究院。8月29日,长三丙火箭发射试验队正是从这里出征前往西昌卫星发射基地。

  本刊记者走进研究院内的中华航天博物馆,这是目前中国航天技术最大的展示窗口。这里陈列、“运行”着我国各种型号的卫星实体和模型,在主展示厅里“长征一号”、“长征二号”、“长征三号”火箭并排矗立,长达40多米的“长征四号”运载火箭则似一条巨龙静卧在旁。

  “此次承担‘嫦娥二号’发射任务的长三丙火箭,是长征三号甲系列火箭中的一员,属于大型低温液体运载火箭。”在“嫦娥二号”奔月前夕,中国运载火箭技术研究院院长李洪接受《瞭望》新闻周刊采访时介绍说,与其他运载火箭相比,长三丙火箭虽没有身经百战的经历,但作为长三甲系列火箭中的一个构型,在充分继承长三甲、长三乙运载火箭的成熟技术上,长三丙火箭具有技术性能先进、高可靠性、运载能力适中、适应能力强等特点,这使其成为了执行“嫦娥二号”发射的首选火箭。

  从“固定靶”到“移动靶”

  “嫦娥二号”卫星将直接“奔月”,由运载火箭直接送入近地点200公里、远地点约38万公里的地月转移轨道,大大缩短了卫星奔月的时间,减少了卫星燃料的消耗。

  “如果拿打靶作比方,以往的轨道是打固定靶,而发射‘嫦娥二号’则是打移动靶。因为月球和地球的相邻位置是不断发生变化的,所以,将‘嫦娥二号’送入地月转移轨道,意味着要在一个确定的时间、确定的位置把卫星送入到一条确定的轨道。这对运载火箭的速度和推进力提出了更高的要求,也对火箭的入轨精度和入轨速度提出了严苛的要求。”李洪告诉本刊记者,此次发射是长征系列运载火箭首次发射地月转移轨道有效载荷,将验证探月工程发射的关键技术,其发射成功将进一步扩展长征三号甲系列火箭的适应能力。

  相对于“嫦娥一号”卫星,“嫦娥二号”卫星增加了技术试验分系统,重量增加了130多公斤,总重量达到2.48吨。同时,专家们考虑到地月转移轨道需要推力更大的火箭把卫星奔月的初速度提升到近11公里/秒。而有着两个助推器的长三丙火箭的运载能力为3.8吨,恰好介于长三甲的2.6吨和长三乙的5.5吨之间,正好可以满足轨道和推力的要求。

  李洪介绍说,为了满足发射“嫦娥二号”任务的地月转移轨道、准时发射、多窗口、高可靠等需求,运载火箭对整流罩、控制系统箭上软件、常规和低温发动机、利用系统传感器以及地面发射支持系统等方面进行了改进,对遥测参数、延时存储器和利用控制机配套数量等进行了调整。

  “其中,最为关键的两项技术研究,是地月转移轨道发射技术及多窗口发射技术。”李洪告诉本刊记者,为了进一步确保准时发射的可靠性,长三甲系列型号还确定了9项可靠性增长措施。

  运载火箭的“长征”路

  “运载火箭技术是航天技术最基本的组成部分,是夺取空间优势的核心能力,是开发和利用空间资源的前提。”李洪分析说,世界上各航天大国都把发展先进的航天运载技术作为保持其领先地位的战略部署之一。

  从1970年“长征一号”火箭成功发射“东方红一号”卫星以来,中国“长征”系列运载火箭走过从常规推进到低温推进、从串联到捆绑、从一箭单星到一箭多星、从发射卫星载荷到发射飞船的技术历程。

  李洪告诉记者,目前,长征系列火箭目前拥有四大系列十多种型号,具有发射低、中、高不同轨道,不同类型卫星及载人飞船的能力,近地轨道运载能力达到8.5吨,太阳同步轨道运载能力达到5.9吨,地球同步转移轨道运载能力达到5.5吨。其已经完成了上百次航天发射,进一步表明“长征”火箭已成为中国具有自主知识产权和较强国际竞争力的高科技产品。

  进入21世纪以来,长三甲、长三乙、长三丙火箭成为我国发射国内国外各类应用卫星的主推产品,承担着国内民用、商业及国外卫星发射服务艰巨而繁重的任务,2006年至今,长三甲系列火箭迎来了前所未有的发射高峰期。

  随着国外运载技术的发展,李洪指出,应看到我们的差距仍然存在。着眼未来,我国运载火箭的发展主要是完成无毒无污染的新一代运载火箭研制,形成包括大型、中型、小型运载火箭在内的新型运载火箭系列,并逐步实现运载火箭更新换代,其运载技术将达到国际主流商业运载火箭的水平,满足卫星、载人飞船、货运飞船、空间站、大型月球探测器等多种有效载荷的发展。

  据透露,我国新一代大运载火箭——长征五号运载火箭已经开始研制,拉开了我国新一代运载火箭研制的序幕。

  《瞭望》文章:解密“嫦娥二号”

  相比“嫦娥一号”,“嫦娥二号”技术更新、难度更大、系统更复杂,与之相应的风险也更大

  “‘嫦娥二号’卫星发射的准备工作已基本就绪,正在做最后的检查。”即将赶赴西昌卫星发射基地的中国探月工程一期首席科学家、中国科学院院士欧阳自远9月27日接受《瞭望》新闻周刊专访时透露,即将发射升空的“嫦娥二号”卫星只需不到5天时间就能到达月球。

  根据我国月球探测工程的长远规划,我国的月球探测工程(嫦娥工程)分为“绕”、“落”、“回”三期。一期工程为绕月探测,对月球进行全球性、整体性和综合性探测;二期工程为月面软着陆和巡视勘察,对着陆区进行精细的就位探测与月球车巡视勘测;三期工程为月球采样返回,在着陆区进行就位采样和巡视钻孔取样,样品返回地球后开展系统的高精度的实验室分析研究。

  欧阳自远说,作为“绕”月探测工程,“嫦娥一号”已经取得了圆满成功。目前正在实施的是月球探测二期工程。而“嫦娥二号”是二期工程的第一颗卫星,起着承前启后的重要作用。

  二期工程的“探路者”

  2007年10月24日发射的“嫦娥一号”是我国首次发射的月球探测卫星,在经历了495天的在轨运行后,2009年3月1日受控落月。“这是我国向深空探测迈出的第一步,是取得了圆满成果的坚实的一步。”欧阳自远说。

  作为力推我国探月工程实施的科学家,欧阳自远自豪地说,“嫦娥一号”卫星实现了“准时发射、准确入轨、精确测控、精密变轨、成功绕月、有效探测、取得成果”的一系列目标,圆满地完成了探月工程一期的工程目标和各项科学探测任务,并获得了大量的探测数据。通过对月球基础科学的研究和海量数据的处理,获得了迄今为止国际上变形程度最低、位置精度最高、图像色调最一致和空间覆盖最完整的全月球影像图,以及精度和分辨率最高的全月球数字高程模型(DEM)和三维月球地形图,建立了月球影像数据和激光高度计数据的处理方法,获取了月球表面某些元素、矿物的分布图,全月球四频段微波亮度温度数据和独特的近月空间高能粒子和太阳风离子数据,并在卫星撞月前获得了高分辨率的1469千米撞月路径的月面影像图,“这一系列重大科技成果的取得,为推动我国月球与行星科学的研究和后续月球探测工程的开展奠定了重要基础”。

  欧阳自远介绍说,“嫦娥二号”原本是个备份星,在“嫦娥一号”取得圆满成功之后,进行了一系列技术改进。作为探月二期工程的先导星,“嫦娥二号”任务就像是一期工程向二期工程的一个跳板,既继承了“嫦娥一号”卫星的许多成熟技术,又根据任务目标的不同,增加了很多新技术,是探月工程二期的“探路者”。相比“嫦娥一号”,“嫦娥二号”技术更新、难度更大、系统更复杂,与之相应的风险也更大。

  欧阳自远告诉本刊记者,与“嫦娥一号”相比,“嫦娥二号”卫星将作为探月二期工程“嫦娥三号”实施月面软着陆、开展着陆器就位探测和月球车巡视勘测的“先导星”。在科学上,它的首要任务是对月面多个候选着陆区进行详查,精细地测绘着陆区的地形地貌;在工程上的主要任务是试验验证部分关键技术和新设备,试验新的奔月轨道,降低探月工程二期“嫦娥三号”的技术风险。为此,“嫦娥二号”相对“嫦娥一号”做了多方面改进和提高。

  六大创新点

  欧阳自远向本刊记者详细介绍了“嫦娥二号”的六大创新点:

  ——“嫦娥一号”和“嫦娥二号”两个卫星的轨道设计不同。“嫦娥一号”发射后,先是环绕地球飞行了7天,经过4次变轨才进入地月转移奔月轨道,经过一次轨道修正、近月制动并被月球捕获,进入环月轨道。从发射到进入环月轨道总共历时大约13天14小时19分,行程200多万公里。“‘嫦娥二号’将新开辟地月之间的‘直航航线’,即直接发射到地月转移轨道,待几次中途修正和近月制动后,即进入绕月轨道,这将使‘嫦娥二号’的地月飞行时间缩短至接近5天即少于120小时。”

  ——“嫦娥二号”卫星将在距月球表面约100千米高度的极轨轨道上绕月运行,较“嫦娥一号”距月表200千米的轨道要低,有利于对重点地区作出精细测绘。

  “嫦娥二号”直飞月球的方式对运载火箭的入轨精度和入轨速度提出了更高要求。因此,此次护送“嫦娥二号”上天任务的长征三号丙火箭,较之前护送“嫦娥一号”的长征三号甲火箭增加了两个助推器,以便使“嫦娥二号”卫星直接进入200千米×380000千米的地月转移轨道。

  ——为获得着陆区的精细地形数据,“嫦娥二号”激光高度计的激光脉冲发射频率增至原来5倍,即从“嫦娥一号”每秒发射1个激光脉冲提高为每秒发射5个,使留下的“激光足印”间距更小,激光测距精度也可达5米,从而获得月球上几个重点区域的高密度高程测量数据。与此同时,“嫦娥二号”所携带的CCD立体相机的空间分辨率也由“嫦娥一号”时的120米左右提高到小于10米。其他探测设备也将有所改进,所探测到的有关月球的数据将更加翔实。

  ——“嫦娥二号”的有效载荷配置比“嫦娥一号”少一项,即不采用干涉成像光谱仪探测月球表面的矿物成分。欧阳自远说,“嫦娥二号”的主要科学目标是对月球着陆区和其他重点区域进行精细测绘、立体成像,其他科学探测总体上将延续“嫦娥一号”科学目标,对月球表面元素分布、月壤厚度、近月空间环境等做更进一步的科学探测。这些更高空间分辨率的探测数据可以与“嫦娥一号”的探测数据进行互相校核,进一步改进月球遥感数据的定量反演算法和模型,深化对月球科学问题的认识。

  ——“嫦娥二号”还将验证100千米×15千米轨道机动与快速测定轨技术。测试将飞行轨道由100千米圆轨道调整为远月点100千米、近月点15千米椭圆轨道的能力,部分演练“嫦娥三号”的飞行轨道。

  ——根据月球探测二期工程的要求,为提高测控精度,“嫦娥二号”飞行测控将首次验证我国新建的X频段深空测控体制。相比“嫦娥一号”使用的S频段测控,新增的X频段无线电传输信号频率更高,远距离测控通信效果更好,我国深空测控通信能力将扩展到“地球—火星”距离。

  “嫦娥二号”还将试验遥测信道低密度奇偶校验码(LDPC)编码技术、月地高速数据传输技术及降落相机技术。

  “这几大关键技术的验证,将为我们进一步了解月球表面环境、把握深空探测技术发展规律、有效降低探月二期‘嫦娥三号’工程风险提供有益的借鉴。”欧阳自远说。

  月球的“诱惑”

  在当今世界高科技发展中,空间技术已成为对现代社会最具影响的“制高点”技术,也是国际间高技术竞争最为激烈的领域之一。

  空间技术的发展不仅体现一个国家的综合国力和当代科技发展水平,也为经济建设、科学文化和社会生活等各个领域的现代化带来了传统技术无法达到的经济和社会效益。正因为如此,一场没有硝烟的“疆土”之战正在广袤无垠的太空上演。

  尽管目前还没有一个国家具有与美国相匹敌的全面空间发展规划,但在探索太空的历程中,越来越多的国家正在实施有限的空间发展规划,或积极参与国际空间合作,以提高自身的空间技术能力。

  月球是地球唯一的天然卫星,是离地球最近的天体,表面保存着自46亿年前形成以来至31亿年以前的地质活动记录,对人们认识地球和太阳系的起源和演化历史有重要意义,可以说,月球是研究地球起源与演化的最佳“标本”。探测距地球最近的天体——月球,无疑是向深空探测迈出的第一步,因此,美国、俄罗斯、日本、德国、英国、印度等许多国家都把探月作为对太阳系进行探测的首选目标。

  1979年联合国大会通过的《关于月球的协定》和早年通过的《外层空间条约》表示:月球不属于任何国家,月球及其自然资源是“全人类的共同财产”,只要“用于和平的目的”并“造福全人类”,各国均有权对其进行考察研究。

  科学考察探明,在月球广泛分布的岩石中,蕴藏有丰富的钛、铁、铀、钍、稀土、镁、磷、硅、钠、钾、镍、铬、锰等已知矿物100多种,包括5种地球没有的矿物;仅月海玄武岩中含有可开采利用的钛金属至少就有100万亿吨。而月球表面的月壤中富含由太阳风粒子积累形成的气体,这些气体尤其是氦-3,是未来可控制核聚变发电的清洁、安全与高效燃料。

  每燃烧一公斤氦-3能产生19兆瓦的能量,照此计算,我国一年的总发电量大约需要8~10吨氦-3,全世界一年的总发电量也只需100多吨氦-3。地球上氦-3的总资源量不过数百公斤,氦-3几乎成了世界上最昂贵的东西——1克氦-3的价值相当于1克黄金的20倍。据估计,月球上氦-3的资源量已达100万~500万吨。未来可控制核聚变发电商业化之后,从航天技术上看,从月球上把氦-3运回地球,这种星际运输成本虽然惊人,但利润也大得惊人,而且是可操作的。

  欧阳先生认为,除了氦-3的巨大诱惑,月球这个“真空世界(超高真空、没有气候变化、没有污染、弱重力、地基稳定、没有磁场和无线电波干扰)”是进行天文观测、基础科学实验、研制新型材料与生物制品的理想场所;氦-3之外的矿物资源也可以开发利用,这一切对有能力的国家而言都具有足够的吸引力。

  何时探测火星

  美国曾计划在2018年实现第7次载人登月,此计划虽已被奥巴马政府取消,但登月飞船、新型登月火箭(战神号火箭)仍在研制中,与此同时,美国政府还希望能有大量的民间资本进入该领域;俄罗斯计划2015年前登月,2020年在月球建立一个永久基地;欧洲太空局的“曙光计划”提出在2020~2035年实现载人登月,并建立月球基地;日本计划在未来20年内建成无人月球基地;印度计划2020年载人登月。

  “除了月球对各国的巨大吸引力,火星、金星、小行星等也对世界各国具有极大吸引力。”欧阳自远说,“目前有一定实力的国家都制订了类似‘重返月球’的深空探测计划。虽然我国目前还没有一个十分明晰的空间发展路线图,但我国科学家积极探索太空的脚步也一直没有停止。”

  “嫦娥二号”卫星总师、总指挥顾问叶培建院士在接受《瞭望》新闻周刊采访时表示,我国对未来的深空探测,从长远来看,并没有一个很明显的路线图,但大致有两大主线,即围绕月球探测和行星际探测开展探测活动。

  “从月球探测来说,首先是无人探测为主,但是一定要上人。”叶培建说,“将来的太空必定是我们人类的生存空间,最近大科学家霍金说,200年后人类要移居太空,尽管这话有些过头,但是我认为人早晚要移居其他星球。月球是最近的,中国要实现载人登月。我国载人航天工程已经公布了路线图,明年神舟八号将与我国空间实验室‘天宫一号’对接,将来我们还有航天员要在太空站里生活,这两项技术结合起来,我觉得我们国家在2030年之前实现载人登月应该是具有条件的。这是第一条线。”

  “第二条线,就是行星系探测。”叶培建告诉本刊记者,虽然奥巴马推翻了布什政府提出的2018年重返月球计划,但这绝不说美国不重返月球了。“他是要集中力量再做一件事,让人赶不上。他已经宣布要在2025年之前,实现小行星的着陆,然后实现火星的有人环绕探测。从美国的探测规划,我们可以看出,其特点是:有人、无人交替进行,月球与其他行星、包括小行星交替进行,技术互相支持,每走一步,都是前进。”

  叶培建认为,“以现在的条件:有‘嫦娥一号’、‘嫦娥二号’的基础,有月球二期工程地面建设的基本条件,我们完全有可能在2013年搞一次完全中国自主的火星探测。”

  尽快完善探索计划

  据欧阳自远介绍,有关火星探测的前期工作已在进行中。另据透露,我国的深空探测,除了众所周知的探月工程、载人航天工程之外,还有三个比较成熟的空间探测计划,即:国家天文台艾国祥院士提出的“空间太阳望远镜计划”,中国科学院高能物理研究所研究员、清华大学天体物理中心主任李惕碚院士提出的“硬X射线望远镜(HXMT)”,北京大学涂传诒院士等提出的“夸父计划”。科学家们希望这几个计划能在国家“十二五”科技发展规划中有所体现。

  欧阳院士告诉本刊记者,“空间太阳望远镜”(SST)是我国第一个天文探测卫星,被称为中国的“哈勃”。它可对日冕活动区、日面磁场和速度场、日冕和日地行星际空间进行全波段和全连续观测,以研究太阳活动区磁场和速度场、太阳耀斑的能量存储和爆发释放过程、日冕物质抛射、太阳风形成等多种日地空间瞬变物理现象,为太阳物理学的深入发展和空间天气预报提供最重要的实测数据。

  “硬X射线调制望远镜”卫星作为我国第一个自主研制的天文卫星,已被正式列入我国“十一五”民用航天发展规划,原计划在2010年发放,将实现世界最高灵敏度和最好空间分辨率的硬X射线巡天,并对黑洞、中子星、超新星遗迹等天体的高能辐射进行高质量宽波段观测。

  北京大学地球与空间科学学院涂传诒院士等人提出的“夸父计划”,即“空间风暴、极光和空间天气探测计划”,其内容是建议由一颗位于日地系统第一拉格朗日点的卫星和两颗沿极轨共轭飞行的卫星组成综合观测系统,用于监测太阳活动导致的日地空间环境连锁变化的全过程。“夸父计划”将观测新的日地物理现象,进一步揭示日地空间风暴机理,监测行星际扰动传播,为灾害性空间环境预报提供观测数据。“夸父计划”还将推动我国航天深空探测技术发展。

  据本刊记者了解,早在“十五”期间,相关领域专家就提出“夸父计划”应该作为日地物理空间探测规划的第一步,建议列入国家民用航天工程“十一五”项目。

  受访科学家建议有关部门,应尽快完善并推动上述科学探索计划的实施,以促进我国在空间科学技术领域的发展,尽早实现技术跨越,以求未来在深空探测、和平利用太空资源中占有一席之地。□

  《瞭望》文章:仰望星空的航天人

  一个民族总是要有一些仰望星空的人,而他们就是那些仰望星空并通过脚踏实地的努力将梦想实现的人

  文/《瞭望》新闻周刊记者

  他们是一群“仰望星空”的人。

  仰望星空,需要一颗耐得住寂寞的心,他们执著热情,甘于奉献,无怨无悔;

  仰望星空,需要一个有思想的头脑,他们精益求精,认真负责,敢于担当;

  仰望星空,还需要百折不回的毅力,他们历经百战、有着一身过硬本领,关键时刻勇挑重担。

  中国航天人没有星期六,也不一定有星期天。他们,也许是不太合格的父亲、是不够温柔的妻子、是对父母心怀歉意的儿女。但是,当火箭又一次腾空而起、直冲九霄时,当卫星又一次成功进入既定轨道时,他们的奉献与付出将被铭记。

  精益求精的“领军人”

  航天科技集团公司一院长征三号甲系列火箭总指挥岑拯

  1989年,毕业于北京航空航天大学的岑拯来到原航空航天部(中国航天科技集团公司前身)一院一部从事长征三号甲火箭的空气动力和热设计工作,研究火箭飞行过程中的气动特征。

  2004年,岑拯出任长三甲系列火箭总指挥。当时正值长三甲火箭遥九发射中国第一颗业务型静止轨道气象卫星——风云二号。这也是长三甲火箭首次发射气象卫星。为此长三甲队伍做了大量的工作,首次采用“激光惯性测量组合”技术,增加主从冗余,并首次使用一百立方米的液氢运输加注车,使火箭燃料加注更安全,为火箭增加可靠性。然而,在试验场进行地面平台测试的第3天时,平台突然发生了倒台。平台倒台将使火箭失去判明方向的参照物。这是一项非常重大的事故。

  刚刚担任总指挥的岑拯深知平台倒台的严重性,如何迅速有效地排查故障,以快捷的方式解决存在的问题,是岑拯首先需要考虑的问题。同时,他还要把因解决平台倒台事故而耽误的时间在后续的工作中追回来,把影响降到最小。

  排查从源头做起,从设计到操作过程,细究每一个可能存在的问题,经过大量的调查,岑拯和他的团队最终查出导致平台倒台原因是因地面设备老化而引起电路出现问题,致使该闭合的没有闭合,该通的没通引起指令错误,导致平台的倒台。

  进入“十一五”以来,长三甲系列火箭在2006年至2010年期间约有30次应用发射,2006年~2009年这四年的年平均发射6~7发,比1997年和2000年增加了一倍多。而发射高峰年将达到年发射12发。发射任务高度密集,历史上绝无仅有,即使在考虑双工位发射的条件下,任务和工作量也极其巨大。在岑拯的带领下,长三甲系列火箭研制队伍已成长为一支能打硬仗、作风优良的队伍。

  航天科技集团公司一院长征三号甲系列火箭总设计师姜杰

  长征三号甲系列运载火箭总设计师、全国政协委员、全国“三八”红旗手姜杰,从事长三甲火箭姿态控制设计已经20多个年头,曾参加长三甲系列近30枚火箭的研制工作。她通过和同事的共同努力,不断突破关键技术:

  首次使火箭具备小倾角发射卫星和大姿态调姿的能力,技术达到国内领先、国际先进的水平;首次实现了我国采用两枚助推器的结构不对称火箭的稳定控制;攻克了被列为长三甲火箭“生命工程”项目的控制系统冗余关键技术;首次组织研制成功了激光惯组、三冗余箭机、三冗余程序配电器等新状态控制单机;尤其是在绕月探测工程中,姜杰等人圆满完成了火箭飞行控制任务,精确地把首颗月球探测卫星送入预定轨道。

  当前,随着高密度发射时期的到来,姜杰每年有三分之一的时间都在试验场。高密度发射必然面对时间紧、任务重的压力。长三甲遥十火箭首次采用系统级冗余,技术状态变化大,研制周期短,百密难免一疏。有一次,控制系统在试验场第四次总检查时发现了程序配电器软件方面有故障。发射在即,状况紧急。姜杰顶住压力,组织发射试验队员迅速定位问题,组织专家进行评审,开展软件修改和试验验证工作。她往返于西昌到北京之间,36小时之后,问题得到了解决。

  航天科技集团公司六院长三甲系列火箭副总设计师罗巧军

  罗巧军在长三甲火箭三级氢氧发动机研制岗位上一干就是21年。她参加了发动机从模样、初样到试样的全部研制过程,从一个普通设计员成长为型号领军人。她身上的称号有:全国“三八”红旗手、首次月球探测工程的突出贡献者、首届中国职场女性探月工程科技工作者、集团公司“巾帼建功”标兵、六院“优秀科技工作者”、先进工作者等。

  罗巧军曾带领着研制队伍攻克了发动机整机氦检漏的难关。该项技术申请了国防专利,氢氧发动机校准试车不分解技术获得了国防科技进步一等奖,称为氢氧发动机研制史上具有里程碑意义的一项技术。

  2009年8月31日,是罗巧军最难忘的日子,长征三号乙运载火箭发射印度尼西亚帕拉帕-D通信卫星,三级发动机出现推力异常故障。“刚开始的两个星期,根本没有饥饿和疲倦的感觉,脑子里浮现的全是飞行数据曲线,有时候到半夜睡觉时才意识到还没有吃饭。”在为期两个月的故障分析中,罗巧军组织策划“归零”方案,她所在的团队先后进行了10次组合件验证试验,发动机故障“归零”报告修改了20多个版本,完成配套支撑报告21份,针对故障原因和薄弱环节采取了行之有效的措施,为发动机后续研制工作和“嫦娥二号”奔月提供了坚实的技术支撑。

  2010年长三甲系列火箭进入高密度发射的第二阶段,全年将完成8次飞行试验和10发火箭的齐套任务,其中“嫦娥二号”工程是非常关键的一项。

  某发动机校准试车后返厂检查时,发现氧涡轮泵转子轴端螺母出现了锈迹,这直接影响到“嫦娥二号”用发动机的质量。罗巧军复查了生产、试验中的各个环节,发现锈迹是由于特殊天气条件下,发动机试车过程中维护不周导致的。对此,罗巧军组织设计师队伍进行了专题讨论,加强了对发动机维护使用的管理。

  “嫦娥二号”任务用发动机与长三乙遥八火箭发动机是同一批次,发动机“归零”措施要应用在“嫦娥二号”飞行中。因此,“嫦娥二号”用发动机共有5项技术状态变化。罗巧军关注对技术状态的质量复查和举一反三工作,她对研制队伍反复强调要严上加严、细上加细、不放过任何一个疑点。

  针对氢涡轮泵振动数据异常问题,罗巧军带领研制队伍一方面对氢涡轮泵零件进行复查、复核复算,另一方面与所领导、老专家分析讨论问题,对可能导致氢涡轮泵振动异常的底事件进行深入研究,开展了多次验证性试车。经过两个多月的努力,他们最终及时解决了问题,确保了“嫦娥二号”所用发动机顺利出厂。

  柔性管理的“指挥者”

  航天科技集团公司嫦娥二号卫星副总指挥太萍

  作为“嫦娥二号”卫星的副总指挥,太萍担负着嫦娥研制队伍调度人力、物力、财力资源的重任。经过了“嫦娥一号”的历练,如此繁重的任务在太萍手中显得井井有条。

  在“嫦娥”卫星团队里,太萍是个女管家。作为副总指挥,将“两总”的宏图大略逐步细化并深刻渗透到团队工作的方方面面就成了太萍的责任。为了严把飞控工作和整个“嫦娥二号”工作质量关,太萍采取了一系列的措施。她将工作任务层层分解,通过书面的形式将责任落实到每一个人的手中,并在显眼的地方贴出任务列表,使得团队中的每一位成员都知道自己的责任和完成任务的时间表,也清楚自己的工作应达到一个什么样的要求,这使得团队工作总能顺利完成,决不会出现人浮于事、事无人担的局面。

  执行“嫦娥二号”发射任务,正值多颗卫星同时在发射场执行任务。试验场地是有限的,如何合理调配,做到张弛有度,充分利用资源,保证型号按照节点推进?太萍所在的“嫦娥”卫星领导团队层按照上级的指示精神,与兄弟型号充分沟通,合理利用实验设备,同时利用闲暇时间严格开展重新论证、系统保证链工作,使各项工作严格控制在计划流程之内,不脱钩,不断线;他们还抓紧一切机会进行积极的思想动员和感情交流,让全体队员从心理上不放松、不松劲,增强严保发射成功的迫切性。

  航天科技集团公司一院12所长三丙火箭控制系统总指挥王琪

  身为中国航天科技集团公司一院运载火箭研制控制系统总指挥,王琪同时也承担着长三丙火箭控制系统的总指挥。

  作为十余个型号的指挥,王琪深知自己肩负的责任,更深知只有发挥团队的力量,充分调动每一个成员的工作积极性,才有可能在高密度发射的状况下,按时保质地完成型号研制和试验任务。

  自从12所接受月球探测二期工程研制任务以来,面对多发火箭的系统设计、生产、试验、发射工作同时展开;产品试验在发射场、总装厂、综合试验室多个地点并行;研制队伍分散作业、多岗兼职等情况,王琪沉着应对,统筹规划,系统组织,加强过程监控,使各项工作有条不紊地展开。她带的团队拥有着创新、钻研的作风和“严慎细实”的工作态度。

  攻坚克难的“急先锋”

  航天科技集团公司一院12所长三甲系列火箭控制系统副总师汪玲

  从长三甲系列负责飞行软件的一名普通设计到室主任,从软件副总师到控制系统副总师,汪玲不惧困难,勇挑重担。

  作为12所长三甲系列火箭控制系统副总师,汪玲临危受命,当时,正处在长三甲火箭技术状态多、任务重,深空探测上面积课题刚刚开始不久。从自己熟悉的软件领域转到控制系统综合,汪玲毫不畏惧,从看箭上、地面大图做起,不放过任何技术细节,凭借自己多年扎实的功底,很快对线路综合设计、制导姿控设计有了精确的掌握。

  航天科技集团公司五院嫦娥二号卫星副总设计师王晓磊

  王晓磊,作为嫦娥二号卫星副总设计师,主管GNC系统等两个重要分系统,而在加入“嫦娥”队伍前,他则任某卫星控制系统副主任设计师。实现从分系统副主任设计师到副总设计师的跨越,起步阶段很艰难,他在最短的时间内把自己“改造”成为“嫦娥人”。

  2010年7月29日16时30分,“嫦娥二号”卫星在整星加电测试过程中,控制计算机B机遥测数据异常,王晓磊立即组织向北京反映故障情况。同时组织发射场的相关同志根据有限的信息对故障进行细致排查,认为B机可能存在硬件永久故障。第二天,王晓磊带领队伍利用从北京送来的鉴定件产品再次对故障进行了排查确认,于故障发生24小时内便定位到了故障区域。

  当晚23时,经过软件扫描,确定为PROM发生单位错故障,接下来需要将正样产品带回北京修复。王晓磊坚持要跟着产品走。7月31日一早,他携带正样产品和测试设备飞往北京,跟着产品连续工作了7天7夜,工艺评审,工艺过程的具体实施,归零报告的编写、评审,返修和补充测试、试验等,直至8月7日,产品在基地通过了整星测试,一切正常!至此,王晓磊的基地生活也才恢复了正常。

  航天科技集团公司五院嫦娥二号卫星副总设计师饶炜

  饶炜,是一名多年奋战在月球探测工程研制战线上的“老兵”。从2004年起至今,从“嫦娥一号”卫星方案论证、初样研制、正样研制,再到“嫦娥二号”卫星方案论证、详细设计、研制攻关,他就一直跟着“嫦娥”走。

  2008年,“嫦娥二号”卫星正式立项。饶炜已接过了型号副总师的接力棒。抢时间、赶进度、攻难关,他先后组织完成了“嫦娥二号”卫星技术可行性方案论证,在该卫星被调整为二期先导星后,又重新组织了卫星的技术可行性深化论证,同时完成了与各大系统的接口协调,并配合工程总体完成了立项工作。此外,他还组织了“嫦娥二号”卫星总体部承担的新增分系统——技术试验分系统的方案论证工作,审查了方案设计、详细设计,并对其中的关键单机——数据处理单元组织完成了电性单机设计等工作。针对“嫦娥二号”卫星的重点、难点和风险点,他还进行了有效的识别和控制,同时组织有关力量把型号的可靠性安全性工作落在了实处。

  航天科技集团公司六院801所嫦娥二号发动机副主任设计师刘昌国

  “嫦娥一号”顺利完成第一次近月制动后,孙家栋、栾恩杰等航天专家在北京航天指挥控制中心热泪盈眶地握手、拥抱。而这次关键性的制动是由490N发动机执行的。可以说,该发动机完成的这一漂亮动作,成为我国深空探测历程中的一个标志。

  而“嫦娥二号”任务给490N发动机提出的最大挑战是发动机要关机数天后再次启动,接受新轨道环境的挑战。这次任务的执行时间长达半年,远超过“嫦娥一号”的半个月左右的时间。

  面对挑战,刘昌国充满信心,而他的信心正是来源于充分的实践和数据。早在1987年,801所就开始研制490N发动机,它是我国研制成功的第一个双组元液体推进剂卫星变轨发动机。1994年以来,该发动机在20多次发射中无一失误,多次启动和长时间工作能力突出,被业内誉为“金牌发动机”。

  “嫦娥二号”卫星490N发动机的工作电压比其他卫星要低一些。490N发动机对此进行了相关验证。同时,发射“嫦娥二号”的火箭变为“长三丙”,卫星从转移轨道到同步轨道,飞行轨道有所不同,“490N”的工作时间、工作要求也有相应变化。接近月球后,卫星环月轨道的高度要从200公里降到距月表只有100公里的位置。同时,环境也有较大变化。

  为了保证490N发动机在飞行期间工作的可靠性,研制人员在地面按照要求全面严格考核。如果发动机在天上的动作只是几分几秒,那么在地面的验证时间便是几十分钟、几个小时甚至连续几昼夜,反复次数通常都会达到几十次、上百次。而且,此次“嫦娥二号”490N发动机根据任务要求,条件更加苛刻。

  例如,为了保证发动机在奔月、近月、环月的各个位置能适应环境开展工作,他们把发动机阀门原来的试验温度范围进行了大幅度的外扩。

  为验证发动机在天上呆数月后重新启动,他们和卫星推进分系统一起在地面进行模拟试验,490N发动机按照“嫦娥二号”要求,在停止工作之后完全可以重新启动、精确执行命令。同时,抓住一个难得的机会,在天上结合某卫星任务进行了验证。

  在刘昌国看来,平时工作严谨细实,试验验证充分可靠,在大量事实和数据基础上,490N发动机团队建立了对于产品的自信。而作为航天人,对产品永远不能掉以轻心,这种如履薄冰的心态与自信心一起,能为490N发动机的未来发展打下良好基础。

  航天科技集团公司九院200厂长三甲系列火箭副总设计师刘亮

  升任型号副总设计师后,刘亮主管长三甲系列火箭型号,从此与“嫦娥”结缘。结合长三甲系列火箭型号产品特点,刘亮摸索出一套适应产品研制、生产的工作方法。几年来,他带领型号队伍以精益求精的工作态度,解决了一个又一个技术难题,在长三甲系列火箭高密度发射和该厂各科研型号生产并举的形势下,确保了“嫦娥二号”任务配套的产品按期交付。

  今年五月,探月与航天工程中心组成的专家组对该厂进行“嫦娥二号”任务配套产品的专项检查,复查工作要求高,涉及范围广。为了确保交付的产品能够全面满足型号的使用要求,刘亮以此次复查复审为契机,自上而下组织了各级的产品质量复查工作。复查工作深入到车间工段一级,做到百分之百覆盖。同时,对于其他型号出现过的问题,他举一反三,绝不轻易下结论。在复查期间,他所主管的型号的生产任务也异常繁重。生产任务的协调、问题“归零”、各级评审、组织复查等工作接踵而至,他都能有条不紊应对。

  为了对“嫦娥二号”任务配套产品的质量做到心中有数,他查阅了大量的图纸、通知单,对生产过程中出现过问题的解决办法一一复审,务求不放过任何一个疑点。

  新一代航天“新星”

  航天科技集团公司五院嫦娥二号卫星总体主任设计师孟林智

  被称为“史上”最年轻的总体主任设计师孟林智,2001年毕业于北京理工大学,进入中国航天科技集团公司五院总体部,相继从事了传输型遥感系列、深空探测与空间科学系列的总体设计工作。

  2004年,嫦娥一号卫星立项。孟林智从此结缘“嫦娥”,一干就是七年。由于在“嫦娥一号”任务中表现出色,在“嫦娥二号”卫星任务中,刚过而立之年的孟林智担当了更为重要的角色:总体主任设计师。

  与“嫦娥一号”卫星相比,“嫦娥二号”卫星具有多个技术创新点,还将试验探月工程二期部分关键技术,其技术难度更大,系统复杂度更高。这就要求项目负责人不仅要具有过硬的业务水平,还必须付出几倍于其他人的精力。

  孟林智接过总体主任设计师的接力棒后,为新的岗位快速“充电”,系统性地完成了深空探测领域设计经验总结报告编制,参与完成了深空探测领域总体设计流程编制;同时,他还在较短时间内协同完成了“嫦娥二号”卫星的两次整星可行性方案论证,并配合项目办完成了卫星的立项工作。在“嫦娥二号”卫星被定位为月球探测二期工程技术先导星后,他又重点组织开展了系统级的顶层规范编制、技术状态清理、系统接口控制、软件产品保证等总体设计工作。

  航天科技集团公司一院一部长三甲系列火箭测量系统副主任设计师张恒

  1976年出生的张恒,1998年进入中国航天科技集团公司一院一部工作,2003成为长三甲系列火箭测量系统的副主任设计师,多次获得一部嘉奖、部优秀党员、院科技进步1等奖、院科技进步2等奖、型号研制3等功。

  主动思考、积极创新,是张恒的特点。长三甲系列火箭测量系统发射场测试的特点是利用无线信号完成遥测和外安系统数据及信号的传输。但通过测试,他发现采用无线测试状态易受环境干扰,特别是火箭塔架遮挡对无线信号造成衰减。当发射塔架操作平台展开时,会严重影响测量系统信号,甚至有时会造成遥外测信号失锁,影响测试结果。但当时的测试设备无法满足远距离测试发射的要求。

  为了解决微波信号低损耗、高质量远距离传输问题,张恒提出了利用光纤传输微波信号的设想,并开展了相关的研制工作。在研制过程中,他针对系统链路设计、光转换技术、微波合路及分路技术进行了严密理论分析及充分的试验论证。他研制的微波光纤传输设备终获成功,并很好地完成了长三甲系列运载火箭测量系统的地面测发控任务,解决了远距离、低损耗、高质量传输微波信号的难题,为后续型号地面测发控系统的发展奠定了坚实的基础。

  航天科技集团公司五院嫦娥二号卫星技术试验分系统主任设计师黄昊

  30岁出头的黄昊,曾参与“嫦娥一号”卫星初样和正样研制工作,任“嫦娥一号”卫星总体副主任设计师;现在的他不仅是“嫦娥二号”卫星技术试验分系统主任设计师和“嫦娥三号”着陆器总体副主任设计师,还是总体部深空室系统总体组副组长。

  “嫦娥二号”卫星绝大部分分系统都是直接继承“嫦娥一号”的产品和状态,但新增的技术试验分系统确是一个崭新的分系统,也是“嫦娥二号”众多新亮点中的一个,而一系列新技术、新状态又面临着无法预知的风险和艰难,进度紧,任务重。

  2008年,技术试验分系统主任设计师的重任落在了黄昊的肩上。此后的三年里,他带领攻关小组,相继突破并完成关键技术攻关、电性件、鉴定件和正样件等多个技术难题,使技术试验分系统顺利出现在“嫦娥二号”卫星中。