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嫦娥五號任務歷時10年,數萬名科技工作者拼搏堅守、默默奉獻

日夜奮戰,成就探月之旅(深度觀察)

本報記者  馮  華  余建斌  喻思南
2020年12月28日05:24 | 來源:人民網-人民日報
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  2020年12月17日1時59分,內蒙古四子王旗,經歷了23天驚心動魄的太空之旅,嫦娥五號懷揣取自月球的土壤安全著陸。這是人類時隔40多年后再次完成從月球採樣返回的壯舉,創造了5項“中國首次”。習近平總書記致電祝賀探月工程嫦娥五號任務取得圓滿成功。習近平總書記指出:嫦娥五號任務作為我國復雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程,首次實現了我國地外天體採樣返回。這是發揮新型舉國體制優勢攻堅克難取得的又一重大成就,標志著中國航天向前邁出的一大步,將為深化人類對月球成因和太陽系演化歷史的科學認知作出貢獻。

  壯舉的背后,是無數航天人的拼搏與堅守。嫦娥五號任務歷時10年,匯聚了全國數千家單位、數萬名科技工作者。他們中有白發蒼蒼的院士專家,有與嫦娥五號共成長的新一代科技領軍人物,也有初出茅廬的“95后”……崗位不同,年齡不同,相同的是都屬於“追月亮的人”。

  他們日夜奮戰,成就了中國的探月之旅。

    

  第1天 發射

  “就像自己的孩子長大了,臨行前父母肯定是最緊張的”

  “5、4、3、2、1,點火!”

  11月24日凌晨4時30分,海南島東北部的中國文昌航天發射場,伴隨著“點火”指令,長征五號遙五運載火箭噴出尾焰,炫目的光芒照亮了夜空,也照亮了每一個目送嫦娥五號出征的人。追隨著那束光,山坡上、海岸邊,人群中發出陣陣歡呼。

  此時,距發射塔架3公裡的測發大廳燈火通明,工作人員緊張忙碌,一聲聲“追蹤正常”的口令此起彼伏。國家航天局探月工程三期總設計師胡浩,神情嚴肅地盯著顯示大屏上的數據和各項參數。和他一起緊盯大屏幕的,還有火箭、探測器等各系統的專家、總師們。他們在等待著,直到確認火箭將探測器送入預定軌道,探測器太陽能帆板展開,發射任務才算成功。

  “嫦娥五號任務十年磨一劍,從2011年立項開始到今天遠行,就像自己的孩子長大了,臨行前父母肯定是最緊張的。”這是胡浩今年第三次來到文昌發射場。他估算,今年自己在文昌待了100天,探測器進場、火箭進場時他都親自護送。11月4日,他又和專家團隊一起進駐,為發射做最后的准備。

  作為探月工程三期的總設計師,胡浩的壓力之大可想而知。他想起立項之初的一次探測器方案評審時,有位專家提出了反對意見:“機構運動太多,環節也太多,每一個動作都是瓶頸式的風險點,一個環節不行,后面的都不行了。任務風險太大。”對胡浩來說,專家的反對是一種提醒,中國航天此前從未有過如此復雜的任務,要經歷11個重大階段和關鍵環節,可謂環環相扣,步步驚心。

  中國航天科技集團八院探月工程負責人張玉花也在焦急等待著。她帶領的團隊負責嫦娥五號軌道器的研制,這是她在多次探月任務中經歷時間最長、研制最為艱苦的一個航天器。“嫦娥五號探測器由4個部分組合而成,多器分工合作的狀態造就了探測器在太空中不斷分離組合、再分離再組合的變形過程,這在我國航天器中絕無僅有。”

  嫦娥五號任務,折射出中國航天人實現科技自立自強的決心勇氣。“如果工程設計上少拿一些月壤,任務就沒那麼復雜,這些都不是問題。但是作為重大科技專項,探月工程必須堅持自主創新、攻堅克難、勇攀高峰,推動后續技術發展。”每談及此,胡浩都很堅定。

  在測發大廳內等待,有時感覺時間很長,有時又好像一瞬間。2200秒后,好消息傳來,火箭順利將探測器送入預定軌道,嫦娥五號開啟了我國首次地外天體採樣返回之旅。

  11月24日5時45分,發射場區指揮部指揮長張學宇鄭重宣布:“嫦娥五號任務發射取得圓滿成功!”大廳內響起熱烈的掌聲,胡浩緊繃的臉上也露出了笑容,但他的心根本來不及放下。“任務才剛剛開始,后面的每一步都是難關。”他說。

  此后二十來天,在北京航天城飛行控制大廳,他們繼續陪伴嫦娥五號接下來的旅程。

  第8天 月面採樣

  “月亮上班,我們也上班”

  12月1日23時11分,嫦娥五號穩穩降落在月球正面西經51.8度、北緯43.1度附近的預選著陸區,月球風暴洋成為中國探月新地標。

  其實,從著陸前的近月制動開始,嫦娥五號任務就進入了“魔鬼周”時間。這是因為,短短一周內,嫦娥五號要完成著陸、月面採樣、月面點火起飛、月軌交會對接等一系列關鍵環節,飛控中心各崗位要執行一連串關鍵控制。而且,這些節點大多是在深夜或凌晨時分。

  “大家都開玩笑說,‘月亮上班,我們也上班’。”國家航天局探月與航天工程中心工作人員侯軍說,“晚上不能睡,白天睡不著”是常態。

  賴小明是中國航天科技集團五院529廠嫦娥五號鑽取子系統負責人,在嫦娥五號鑽取採樣前,一直算著這一刻。

  去月球“挖土”,是人們對嫦娥五號任務通俗的解讀。這次任務採取兩種取樣方法——鑽取和表取。每一種,都是全新的考驗。

  12月1日21時許,賴小明就提前到崗,來到飛控中心。

  “鑽取採樣的難點之一,就是採樣點的不確定性。著陸器下方的月壤是硬是軟,有沒有石頭,在具體採樣之前都不確定。”賴小明說,整個鑽取採樣過程動作復雜,採樣系統設計還要克服月球重力、真空環境、高低溫等影響。

  為了確保任務成功,529廠組建了關鍵技術和產品研發團隊。鑽頭,百裡挑一,具備對8級硬度岩石的鑽進能力﹔取芯袋,新材料、新設計,方便樣品採集入袋后進行纏繞封裝﹔整套鑽取設備,針對不同顆粒度月壤具有切、撥、擠、排能力,形成了不同工況的鑽取參數數據庫……賴小明和同事們用了10多年,就為了做成這一件事。

  12月2日1時50分左右,鑽取採樣開始了。鑽頭啟動的第一下,賴小明緊盯著遙測的每一個關鍵參數,心隨著數據跳動。0.5米、1米……鑽頭不斷深入。這時,意料之中的極限情況出現了。

  有石頭!鑽頭的速度慢慢降下來,著陸器上月壤結構探測儀的數據也匯總過來。“地下0.5米到1米左右有一層比較密實的石頭顆粒,而且看起來超過了取芯管設計的邊界。”賴小明說,這種情況確在預料之中。為了應對可能出現的各種情況,他們准備了50種預案。突發狀況並沒有影響整個鑽取採樣任務,經過3個多小時的持續作業,嫦娥五號鑽取子系統順利完成鑽取採樣任務。

  此時,離北京航天城不遠的中國航天科技集團五院月球樓中,嫦娥五號探測器表取子系統技術負責人姜水清和同事們早已進入備戰狀態。著陸器落月之后,通過雙目相機傳回的圖像,科研人員已經搭建起表取採樣的模擬環境,爭分奪秒進行實戰“演練”。

  12月2日6時許,著陸器上的機械臂緩慢伸展,第一步是觸月,即接觸月球表面、感知月面環境,然后抬起來,機械臂前端的採樣裝置打開,接著挖下了月面採樣的第一鏟。

  看著這一幕,姜水清的心情既緊張又興奮。“第一鏟非常關鍵,第一鏟土之后,我們大致判斷出來月壤比模擬內場演練過的要疏鬆一點,更好挖。”姜水清說,科研團隊在地面進行了數百次試驗,做了大量驗証工作,就是為了確保“挖土”成功。

  12月2日22時,經過約19小時的月面緊張工作,嫦娥五號不負眾望,按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。這一天晚上,姜水清回到久別的家中,睡了長久以來的第一個安穩覺。

  第10天 旗開月表

  “做了這件事,這一輩子都值了”

  12月3日23時10分,嫦娥五號上升器月面點火,約6分鐘后順利將攜帶月球樣品的上升器送入預定環月軌道,成功實現我國首次地外天體起飛。

  這是激動人心的一幕。點火起飛前,著陸器和上升器組合體實現月面國旗展開以及上升器、著陸器的解鎖分離。

  嫦娥五號展示的是一面真正的旗幟。國旗展示系統還要滿足“國旗重量要小於12克、裝置總重量低於1公斤”的苛刻條件。

  接手嫦娥五號國旗展示任務時,中國航天科工集團航天三江九部副總師范開春45歲。2011年,他帶著方案,第一次見到探月工程首任總指揮欒恩杰院士。欒恩杰問他:“月塵可能會卡死這個結構,來談談你的理解。”他頓時蒙了,想到月塵絕不只是月面的灰塵這麼簡單。他當即意識到,任務比想象的還要復雜。

  范開春帶領航天三江、武漢紡織大學等單位組成的聯合攻關團隊,花費近兩年進行了方案論証和材料篩選。那些年的好多個周末,他常常一個人到辦公室,關上門窗,手機靜音,坐在椅子上苦思冥想。

  這次,范開春接到通知,國旗將在12月3日晚上在月面展示。當晚,他坐立難安。快到23點時,他聯系負責操作相機轉台、為國旗拍照的中科院沈陽自動化研究所主任設計師龔海裡,對方回復:“馬上了,再等等。”一分鐘、兩分鐘、十分鐘過去了,對方沒有再回信,正當范開春心裡七上八下時,龔海裡發來國旗圖片:“祝賀老范,展開了!”

  盯著國旗圖片,范開春看了好久,這一刻,他盼了近10年。范開春很多同事不知道他在做這件工作,當消息傳開時,同事驚嘆:沒想到,老范干了這麼一件了不起的事。“做了這件事,這一輩子都值了。”范開春說。

  旗開月表之后,范開春又到北京向欒恩杰匯報。欒恩杰把刊登“國旗在月面展示”消息的《人民日報》做成了剪報,在上面寫下“激動人心照”,並且說:“小范你這次為航天爭光了,沒有掉鏈子。”

  第13天 對接

  “軍功章,就是夜空的月亮”

  12月6日5時42分,嫦娥五號上升器成功與軌道器返回器組合體交會對接,並將月球樣品容器安全轉移至返回器中。這是我國航天器首次實現月球軌道交會對接。

  這是堪稱“教科書式的對接”。在這一過程中,微波雷達就像軌道器和上升器上的“眼睛”,讓它們能互相“看到”對方,起到了關鍵作用。

  對於中國航天科工二院25所嫦娥五號交會對接微波雷達主任設計師賀中琴來說,微波雷達和自己的女兒差不多同時“孕育”,就像自己的另一個寶貝。

  2015年7月,微波雷達轉入正樣研制階段,開始正式“孕育”。然后她才抽空去了趟醫院,查查近期經常出現的頭暈惡心。她認為自己可能只是工作勞累,沒想到醫生問診后就說:“你不是懷孕了吧?”檢查后發現,寶貝已經在她肚子裡住了一個多月,靜靜陪著她好些天連軸轉到半夜。

  早在2007年,還在航天科工二院讀研究生時,賀中琴就跟著導師孫武研制交會對接微波雷達。2011年,神舟八號和天宮一號完成我國首次空間交會對接,他們的微波雷達勇挑重任,一戰成名。這次在38萬公裡外的月球軌道交會對接,要求更高、難度更大,25所研制團隊通過創新算法、優化設計,對接精度再上一個大台階。

  自我加壓,25所研制團隊在交會對接微波雷達已經實現減重一半的基礎上,進一步輕量化。他們“克克計較”,改進結構,選用新材料,讓它更小巧、更強大、更可靠。“我們從一片空白起步,做到國際領先,這是團隊拼出來的成績。”賀中琴說。

  交會對接的3天前,4歲多的女兒問賀中琴:“媽媽,周六我要跳‘小手拍拍’舞,你陪我去嗎?”她抱著女兒哄了半天,“媽媽這次工作很重要,不能請假,你去贏一個小蓋章,我去贏一個軍功章,好不好?”

  交會對接任務圓滿成功,賀中琴回到家。看到媽媽有點疲憊,女兒走到她身邊輕輕說:“媽媽,你去睡覺吧。”她頓時回想起3天前晚上,女兒問軍功章長什麼樣,她當時就笑著回答:“軍功章啊,有我的一半也有你的一半,就是夜空中的月亮,你抬頭就看見了。”

  第23天 回家

  “普通崗位也能做出不尋常的事”

  像一道流星劃過夜空,12月17日凌晨,採得月壤的嫦娥五號終於歸來。

  12月17日1時59分,嫦娥五號安全著陸。2時30分,酒泉衛星發射中心搜索回收分隊空中隊員張魯超第一個抵達嫦娥五號返回器身邊。這位“95后”小伙子架設攝像機,利用4G背負台,通過通信機中繼,第一時間向外傳輸了穩定、高質量的現場畫面。

  “同事說我跑得利索,我可是在腦子裡跑了好幾百遍。”張魯超笑著說。到達嫦娥五號面前,他看了返回器一眼,當時直升機射出的探照燈束斜射在它身上,風吹起的雪粒恰似一朵朵晶瑩的花瓣,飄起又落下,返回艙靜靜佇立在那裡,像“落入凡塵的仙子一樣”。張魯超抑制住內心的激動,架起設備,沒有一個多余的動作。

  此前,得知要選拔嫦娥五號回收任務人員時,張魯超主動請纓:“我不怕苦、不怕累,請求參加任務!”操作4G背負台,涉及通信、拍攝技術,張魯超從沒干過。為了掌握操作要領,他虛心向同事請教,加班加點熟悉、測試設備,腦海中一遍遍排練流程。

  四子王旗正值極寒時節,零下二三十攝氏度的低溫,電線的暢通連接、電池的持續供電都面臨很大挑戰。一個多月內,張魯超和隊員先后進行了20多次演練,一次次復盤,解決暴露出來的問題。為模擬搜索環境,這些演練大多數在凌晨深夜。阿木古郎草原地凍天寒,人們在白天都很少出門,他們則要在室外訓練上好幾個小時。

  12月16日這天,張魯超早早起床,早中晚又各測試了一次設備。登上搜索直升機,他撫摸了一遍設備,給攝像機貼上暖寶寶,雙手緊緊攥住背包。指令一下,他背起近50斤的設備,箭一樣奔向著陸區域……

  搜索工作完成后,太陽正在穿透星夜,緩緩升起,張魯超在落地點留了一張影。他和同事還要護送返回器到北京。對於參與嫦娥五號返回艙搜索,張魯超說:“我感到很自豪,也証明了隻要努力,普通崗位也能做出不尋常的事。”

   

  圖片說明:

  圖①:嫦娥五號飛行示意圖。

  圖②:科技人員在監測嫦娥五號工作狀態。

  圖③:遠望3號在執行嫦娥五號航天測控任務。

  圖④:嫦娥五號月面工作示意圖。

  圖⑤:搜索人員在四子王旗迎接嫦娥五號。

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  版式設計:汪哲平


  《 人民日報 》( 2020年12月28日 19 版)
(責編:牛鏞)

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