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從無到有!探祕嫦娥五號背後的故事→

來源:央視新聞客户端2020-12-21 17:03

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  九天攬月,中國航天又創造新的歷史。作為我國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程,嫦娥五號首次實現了我國地外天體採樣返回。這背後有多少故事,多少艱辛,可能説也説不完。

  我們身後大屏上的這個主人公,是探月工程三期總設計師胡浩,近日他與我們分享了嫦娥五號從無到有的過程。他説,幹了三十多年的航天,第一次碰到有專家明確反對探測器方案。但是,航天發展的特點就是每一步都要往前去走,每一步都想往前去邁,否則的話就沒有發展了。

  10年前,也就是2011年1月,探月工程三期正式立項,胡浩走馬上任總設計師。與探月工程一期和二期不同的是,探月工程三期嫦娥五號任務擁有“雙程票”,必須安全返回。它由軌道器、返回器、着陸器、上升器四個部分組成,每一個部分都承擔着不同的職能。

  中國探月工程三期總設計師胡浩:這是着陸器和上升器,上升的時候就是把它掰過來,這個你看上升了,這個就是上升器。它在月球軌道上轉着,它在月面上起飛,起飛之後進入和它一樣的軌道。跟載人航天的不同就在這,它的對接方式不是撞擊式對接方式,是抓捕式對接方式,由這上面三個爪來抓這三個把杆,大的找小的,大的抓小的,大的把小的樣品放到自己肚子裏,再蓋上蓋,這個過程就完成了對接和樣品轉移的過程,在這之後再進行分離,把整個分離面帶着它一起分離走了,回來的是中間的罐子。

  聽着胡浩的講解,普通人難以想象,嫦娥五號探測器如何完成這麼複雜的步驟。而在當年,胡浩他們提出探測器方案的時候,也確實有專家提出了不同意見。

  中國探月工程三期總設計師胡浩:在這個方案會上有專家站出來明確地提出意見,我反對你們這個方案,機構運動太多,環境太複雜,執行可靠性太低,對航天的系統實施來講,這都是單個的風險點,就是瓶頸式的風險點,它不行後面的任務沒法執行,這件事他認為風險太大。航天發展的特點就是我們每一步都要往前去走,每一步都想往前去邁,否則的話就沒有發展了,所以在一開始就先佈置這幾個課題,在原來論證的基礎上是不是我們要幹月球軌道的交會對接,我們要不要拿回約兩公斤的月壤,還是少拿一點也可以,這是我們的課題,如果少拿一點月壤,我們可以完全不採取這種方案。

  從想象到驗證 困難重重

  整個嫦娥五號的研製可謂“十年磨一劍”,其間遭遇過挫折,更經歷過失敗。

  但是中國航天人始終秉持“追逐夢想、勇於探索、協同攻堅、合作共贏”的探月精神,一次次苦盡甘來,一次次闖關奪隘。這裏面的故事,我們再來聽聽胡浩的講述。

  探月三期工程從立項之初,就力求技術跨越,而技術創新的第一個點,就放在了月球上的採樣。

  中國探月工程三期總設計師胡浩:我們搞探測器的同志對在月球上採樣這件事不熟悉,所以我們在一開始的時候就來向地質的同志們學習,就到我們地質有關單位去看,他們在地球採樣是怎麼採的,但是在月球上怎麼實現呢,面臨那樣的應用場景和應用環境,包括支撐條件,這就是我們攻關的一些重點。我們就要把這些難點分解到各個方面,比如説表取怎麼來採,這個鑽取怎麼來採,採了以後怎麼來封裝,怎麼來轉移,怎麼來適應你這些採樣的設備,你的敏感器怎麼能夠適應月球上的環境,每一步、每一個環節都面臨新的挑戰,所以它的難不是説採樣很難,這是一個大事,但是真正到了每一個採樣器、每一個傳感器、每一個動作牽連的這一系列的工作,都是要進行攻關的,因為沒有一個樣板可循。

  因為嫦娥五號探測器載荷量較大,2011年立項之時,我國還沒有一型運載火箭,能夠把它送向月球。

  中國探月工程三期總設計師胡浩:現在大家看到的長征五號在當時我們論證的時候並沒有立項,它也屬於論證階段,沒有真正立項開始研究,就是大家的一些設想,在那個時候我們提出來用長征五號來打我們嫦娥五號,這實際上確實是存在一定風險的,當時我們的規劃是匹配的,每一個環節都要按照這個流程來實施,我們整個系統才能是協調匹配的,而這個流程又劃得很細,把所有的工作要分解到這個流程裏邊的每一個環節去。

  2016年11月3日,長征五號在中國文昌航天發射場首飛成功,由此成為中國運載能力最大的火箭。然而,2017年7月2日,長征五號遙二火箭在發射後346秒時突發故障,發射任務失利。這次失利讓原本預計2017年年底發射的嫦娥五號,被迫停了下來。

  中國探月工程三期總設計師胡浩:這個問題還是對我們應該説造成了比較大的影響,整個計劃推遲了三年,這件事出現之後對我們最大的影響就是探測器已經加工都準備出廠了,這個怎麼辦,這個事是我們要處理的問題。在那個時候就要處理要停放多長時間,後續還會碰到哪些問題,火箭的問題怎麼處理,這些事都是我們要解決的事情,火箭的同志很努力,他們在認真地研究分析之後提出來,可能要用兩年左右的時間,兩年應該説對我們火箭的同志來講這也是硬要求,那是天天加班加點的,真的是這樣。

  經歷兩年時間,2019年12月27日20時45分,長征五號遙三運載火箭在中國文昌航天發射場點火升空,發射飛行試驗取得圓滿成功。這次發射的成功,將我國的探月三期工程拉回到了正常的軌道上。2020年11月24日,長征五號遙五火箭與嫦娥五號月球探測器終於迎來了發射時刻。嫦娥五號重達8.2噸,是我國目前發射的重量最重的探測器。將它送入近地點200公里、遠地點41萬公里的地月轉移軌道,這是對運載火箭能力的集中檢驗。

  中國探月工程三期總設計師胡浩:雖然運載火箭拖了幾年時間,但是這次表現是非常好的,把我們整個三期任務的精度打得很高。

  月面自動採樣 經受多重考驗

  精度打得高,一下子省了二百多公斤燃料,科學家們又能有新的夢想。

  12月1日23時11分,嫦娥五號平穩着陸於呂姆克山脈以北地區後,隨即開展月面自動採樣工作。

  為了在38萬公里外月球上實現多點、多樣化自動採樣,全自動月面起飛和月球軌道無人交會對接,嫦娥五號團隊面臨了哪些挑戰?接着來聽胡浩的講述。

  中國探月工程三期總設計師胡浩:大家從電視裏看到,我們着月點相對還是比較好的,還比較平整,在這麼好的前提下,還是有一點美中不足,我們打鑽的時候前期準備鑽兩米深,按照這個去設計的我們整個鑽取過程,因為下面是石板,從雷達的回波圖面上看,下面石頭還是好幾層,所以打不下去了,沒能完全如願,打了大概不到一米,再鑽帶來的風險也很大,時間要多長時,因為它用的時間長了,那別人時間就短了,後面還有好多事要辦,另外一個再鑽的話還會帶來一些問題,鑽石頭,石頭是碾不碎的,在我們取芯袋裏會造成一個很硬的結,在我們回收過程當中還會出現問題。

  12月6日凌晨,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。對接全步驟要在21秒內完成,1秒捕獲、10秒校正、10秒鎖緊。從啓動開始到交會對接,全部採用自動控制,設計理念為世界首創。

  中國探月工程三期總設計師胡浩:這個交會對接的環境,我們要去創造這樣的環境,月面上升考核的環境我們要去創造,創造這個環境本身也是關鍵技術,創造條件的這個時間比研究具體技術的時間可能還長,因為創造條件我們涉及一些設施建設,包括建設一些試驗的平台,有點連環套的感覺,但是你必須要創造,否則的話你就心裏沒底,因為我們在落月之後,我們落月的着月器本身要作為我們上升器的發射平台,這樣的話這些矛盾湊到一起怎麼能夠最優,既能夠空間有限,又能夠完成整體的任務,這件事對我們來講就是個考驗,比如我們這次從月球軌道回來之後,再入返回這個過程,我們控制系統的同志在仿真驗證都是幾萬次,都是幾萬次的看我在什麼環境什麼條件下,有什麼樣的偏差,會不會超出我的移動範圍,都是這樣驗證。

  從探月出發 我們將走得更遠

  與月亮相約,我們無疑是認真的!數年的日積月累,19小時的精工細作,23天的焦急期盼,12月19日,嫦娥五號任務月球樣品正式交接。我國首次地外天體樣品儲存、分析和研究工作拉開序幕,將開展月球樣品與科學數據的應用和研究。嫦娥五號的成功為中國探月工程三步走畫上圓滿的句號。

  但是胡浩説,這件事是句號,開始的是新的一件事。嫦娥五號成功了,作為備份的嫦娥六號怎麼辦,乾點啥事?原來嫦娥五號乾的事再幹一趟意思也不大,大家肯定也都不認可。

  而航天人對未來已經有了明確的展望,我國探月工程四期將構建月球科研站基本型,這一基本型由運行在月球軌道和月面的多個探測器組成。嫦娥七號將對月球南極地形地貌、物質成分、空間環境等進行綜合探測。嫦娥八號除繼續開展科學探測試驗外,還將進行關鍵技術的驗證。

  所謂壯舉,皆因奮鬥。偉大事業都始於夢想、基於創新、成於實幹。從探月出發,我們將走得更遠。

  (編輯 孫杉杉)

[ 責編:王宏澤 ]
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