焦点热门:面对面丨摘回一片明月 专访托举“嫦娥”的青春力量

2022-09-12 08:44:00

中国科学院地质与地球物理研究所,嫦娥五号带回的1731克月壤中,有3克曾交给这里的李献华院士做研究。中秋节前夕,三位年轻的航天人特地来到这里,近距离了解有关月壤的研究进展。


(资料图片仅供参考)

从遥望明月到知晓月亮的秘密,平均年龄仅33岁的“嫦娥五号”研发团队用无可比拟的青春力量在托举“嫦娥”的漫漫长路上,书写了崭新的探月故事。

逯运通:嫦娥五号返回器总体设计师

对于一个国家的航天战略来说,火箭的重要性不言而喻,无论是发射卫星,还是发射月球探测器、火星探测器,甚至载人空间站,都需要火箭来完成。逯运通,1985年出生,2004年考入北京航空航天大学,2011年于本校硕士毕业。2011年1月,中国探月三期计划正式立项。这一年4月,逯运通硕士毕业后进入到航天科技集团五院总体设计部工作,成为中国三期探月计划中的一员。探月工程的一期和二期分别完成的是探月工程的前两步:“绕”和“落”,第三期的任务是 “回”,目标是实现月面无人自动采样返回。

逯运通:2011年领导让我去看嫦娥五号整个飞行过程的一个设计,是既要落到月面上还要实现月面自动采样和封装,还要从月面上起飞,起飞之后还要和留轨的轨道器和返回器交会对接,再把样品传递给返回器,返回器再携带样品,以半弹道跳跃式方式高速带入大气层。当时我看到整个飞行过程如此之复杂,探测器整个构建也是非常复杂,觉得太不可思议了。

嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成。2012年,刚刚工作一年多的逯运通开始从事返回器机械总体设计一岗的工作。

逯运通:我刚调到这个岗位,马上就遇到一个非常难解决的问题。咱们航天器有一个非常重要的工作叫精测,所谓精测就是要测量这个航天器一些敏感器、机构,跟航天器本身的关系,相对关系。

返回器的精测难题,是因为返回器是一个封闭舱体,高精度设备装在舱内,要想完成精测,就需要将返回器开舱让高精度设备露出来,但开舱后取得的测量结果和舱体封闭状态下的实际情况相差甚远。

逯运通:我们当时只有一个特别土的办法,我在闭合的状态下测,在返回器上开两个洞,就相当于开两个窗户,去看这两台仪器来测量它。但是这样就有很大的代价,一个是增重,还有一个是研制进度上有个反复。当时我就是拉着精测工艺师阮国伟,我们就天天一起想办法一起琢磨,后来我们就想到了,我们为什么要在这个返回器上开洞呢?我们从其他的角度上拆两台设备,从设备孔里去看这台设备,我只是把这个设备镜子再调整一下对准我们拆下设备这个洞,这样我们看到了这台设备。这个事情别人也没有做过,也是我们自己想到的,所以觉得我们肯定也能做好这样的一个事情。

记者:当时遇到这个难题想了多久才想出来解决办法?

逯运通:当时想了有四五天,当然你觉得四五天的时间可能不长,但是对于我们来说,其实四五天时间已经非常长了。我们在解决这个问题的时候,这个返回器当时现场研制工作其实是停止的,专门停了一段时间,让我们去想这个办法,去解决这个问题。

要制造的返回器只有一个,但它所涉及的领域远不只是逯运通熟悉的机械总体部分。在航天器的总装集成阶段,无论是哪个领域,逯运通都习惯了每个环节都要到场监测。比如至关重要的防热涂覆工作。

逯运通:就是防热烧蚀这块工作,具体由防热专家来解决这个问题,我主要是来监测他们实施的一个过程。

记者:但是这就有一个跨专业了,人家那个专业会钻研得很深,你去监测了,但你能不能从头到尾,从里到外都明白?

逯运通:这就得提前下功夫,得去学。我本身并不是防热专业出身的,但是我在从事返回器的总体设计工作中,我把防热大大小小的文件基本都是看了遍,包括他们图纸,所以我对防热的设计状态也是非常了解的。所以你对这个状态了解,对它进行技术状态控制,自然也就是相对容易一些。

记者:这个是你分内的工作,还是说你为了做好工作要做的额外工作?

逯运通:这是我分内工作的延伸。从我觉得对这项工作的要求来讲,那我就必须去了解它我才能做好技术状态控制。我不可能说是我人就在那,我就在看,张三说好了,那我就认为好了。我也肯定需要有自己判断,要不然我这个岗位也就失去了意义。

李骥:嫦娥五号着陆上升制导导航与控制系统设计师

2006年博士毕业后,李骥进入到航天科技集团五院502研究所,这一年嫦娥三号探月工程还没有正式立项,但已经处于关键技术攻关和研究阶段。嫦娥三号探测器的主要任务是完成我国探月工程首期目标绕落回中的“落”,由于李骥的学业背景,2008年,他被直接分配负责探测器到达距离月球表面15公里后的制导和导航。对于当时的嫦娥三号探测器来说,李骥要做的,就是探测器在距离月球表面15公里时,往何处飞,怎么飞以及在什么地方降落的问题。

李骥:这个任务里面遇到很多不确定性的因素,包括月球表面它有山,不像咱们飞机着陆有一个平坦的机场,它这个山地有高低有起伏,我们会不会碰到这个问题,我们下降过程中整个导航确定自身的位置、速度和姿态都得靠自己。

记者:这都得在地上全都设计好让它去着陆。

李骥:让它自己去执行,因为原来美国阿波罗它实现了月球着陆,但是它上面有人,很多的事情都可以靠人去处理,比如说我看到月表这块有很多坑,我不能在这着陆,人可以像开飞机一样去操纵着陆器,换一个别的地方着陆,但我们作为无人的着陆器来说也碰到这样一个地形,就得靠自己了,靠自己去发现它避开它,到一个地方着陆,这是要负责的这块。

当时,和李骥一起研发这个难题的,还有另外三位年轻的博士。对于他们来说,这是一个全新的课题。但年轻的好处是,他们不仅有着浓厚的兴趣,更有着非凡的勇气。

2013年12月2日,嫦娥三号成功发射,12月14日,嫦娥三号仅用了12分钟就成功着陆月面,着陆器和巡视器互拍成像,标志着嫦娥三号任务圆满成功。2011年,探月三期工程正式立项,嫦娥五号提上议事日程。李骥和他的团队要负责的,就是如何让着陆器、上升器组合体在月球表面安全着陆,然后再让上升器在月面自动起飞,到轨道器和返回器交互对接这一过程中的制导和导航。

记者:嫦娥五号又往前走一步,还要到落了以后再发射回这个轨道,并且回到地球,这块你和你同事仍然要做,把这个难跨过去,前后加起来用了多久的时间?

李骥:整个嫦娥五号着陆过程这一部分可能跟嫦娥三号技术是通用的,上升这个过程大家可能觉得非常难,但它其实只是有一些点是我们以前没接触过的,但是这个上升飞行的过程这样一个控制,还有它的制导和我们着陆过程实际上有比较大的相似性,甚至我们有的专家说上升过程可能是着陆的逆过程,在这里面我们研制上升过程借鉴了很多着陆过程的一些设计一些想法,还有一些它的算法,所以它做起来跟原来攻克着陆的时候比,着陆的时候还是付出了更多一些。

张舒:长征五号运载火箭控制系统软件设计师

张舒,生于1989年,2014年研究生毕业后正式加入长征五号火箭队伍,成为一名设计师。

张舒:第一天进入实验室的时候,我在他们做实验的时候不小心把电给断了,因为我要熟悉一下整个场景和软件的功能,我当时选了一个退出,退出有个自动断电流程,当天的实验就重新干了。所以在之后两三个月,有一个人在我旁边盯着我操作,甚至我编一行代码他都要看一眼,问我这行代码干什么用的。

记者:这三个月你的长进有多大?

张舒:说实话有时候他也盯不住,因为我为了要尽快熟悉我的技术会待到很晚,他们就想一个办法,他们先走,然后把电断了,我只能看代码,不能干其他的。

记者:你怎么看有个“贴身保镖”盯着你呢?

张舒:这不好事吗?因为他是老师前辈,有问题你直接问不就行了,他既然愿意分出时间分出精力来盯着我,我不用白不用,总比你在那一个人琢磨要强多了。

被紧盯了三个月后,渐渐地没有人再担心张舒会惹祸了。之后的两三年时间里,张舒充分展示了他的工作能力,把接手的软件从原来两万行的规模编到六万行左右的规模,并通过测试验证了他所编软件的成熟和可靠。

2016年11月3日,我国运载能力最大的火箭“长征五号”在文昌航天发射场成功升空,长征五号火箭起飞质量约869吨,主要用于发射地球同步转移轨道卫星,地球同步转移轨道运载能力达到14吨。但是,2017年7月2日,“长征五号”运载火箭在执行预定任务时,发射失利,消息宣布时,张舒就在发射现场。自查在当天晚上就开始启动。

记者:你用了多久排除了问题不是出在你这?

张舒:当天晚上夜里边,因为我们也没睡觉,基本上就可以断定这个问题没有发生在控制系统上面,因为我们的信号发出的是正常的,也就是说当时我们从这种惊愕到不敢相信到不愿意接受现实,到真正忙起来以后,慢慢就跟现实妥协了。

记者:你自己回头想想,这段经历对你来说有没有一段挺折磨的过程。

张舒:肯定是有的,你在某一段时间里边你做了很多很多工作,没有任何结果。因为没有任何结果,你将来还要做更多的工作,可能还是没有结果,你永远都不知道你哪一天能看到一个头,也不知道你哪一天的加班熬夜或者你做的具体的事是有意义的,就是蒙着你的眼睛在黑暗里奔跑,看不到出口。

发射失利后的908天,整个研制团队负重前行,含泪奔跑,最终检查出故障发生在发动机的位置,并进行了彻底的修复。

记者:你们等待发动机找问题分析问题改错误,这个过程你们在做什么?

张舒:复查自己的产品,绝对不允许说等发动机做好了以后,我们的产品有任何的闪失或者任何的问题。

记者:这两年如果说从整体上也许是缓慢了一些,但是对于你们理解这个型号的火箭,对于你们理解其中的道理和这个火箭的机理有什么帮助?

张舒:本来我们不是完全理解的,甚至我们自己的产品可能有一些地方也考虑得不是很周全,那么我们最后给它设计的所有技术都吃透,有什么问题你问我,你问不倒。

记者:所以人可能就是这样,这一段艰难的过程身处其间的时候每一天都很难过,但是你真的走出了这个隧道回过头去看,它是多重要的一段履历。

张舒:它在我整个的工作过程当中都是很有用的,哪些坑需要避,哪些工作需要事先安排,哪些风险需要事先控制排查,都是我在长五这个型号里边收获的一些经验。

2019年12月27日,长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,将卫星送入预定轨道,任务取得圆满成功。2020年11月24日,长征五号运载火箭成功将嫦娥五号探测器送入地月转移轨道。

记者:发射嫦娥五号的时候,不管是业内还是业外都说长征五号这是一次几乎可以称得上完美的发射,你觉得这个精度是怎么来的?

张舒:大家一起团结配合,首先就是总体室包括发动机专业,他们给的一些发动机参数非常准确,再一个就是我们控制系统涉及到10万个左右的数字,大概是几千个参数,一个一个核对,验证仿真实验也是跑了一遍又一遍,包括在靶厂,在射前也是跑了几遍,我们当时对精度就有一些把握了,但是没想到精确到这种程度。

嫦娥五号意味着中国探月工程三步走的战略圆满完成,但探索路上的奔跑并没有停止。三个年轻人的十年青春、几代航天人的奋斗、十八年探月历程,中国航天人托举“嫦娥”飞向月宫的故事将继续书写。

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