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地方频道 发表于  2019-06-26 15:13:58 5076字 ( 0/56)

上海航天:月球之后是火星 浩瀚星空探索无止境


作者:唐小丽

编者按:为充分展示新中国成立70周年、上海解放70周年上海产业和信息化发展的光辉历程、伟大成就和宝贵经验,人民网上海频道与中共上海市经济和信息化工作委员会即日起联合推出“壮丽70年·建功新时代——上海制造新气象新作为”主题报道。

系列报道重点挖掘新时代“上海制造”发展历程中先进的思想、优秀的作品、神奇的科技、震撼的工程,讲好上海故事,传播制造精彩,展示上海产业人勇当排头兵、先行者的不凡业绩,全力打响“上海制造”品牌。

在中国,“嫦娥奔月”的神话故事广为流传。“白兔捣药秋复春,嫦娥孤栖与谁邻”“嫦娥应悔偷灵药,碧海青天夜夜心”……自古以来,描写嫦娥的诗词更是不胜枚举。中秋时节,花好月圆,人们仰望星空,有了神话故事的渲染,遥远的月亮似乎也变得更加神秘。

如今,神话传说变成了现实,“嫦娥”真的奔月了,而月亮也正在逐步揭开它的神秘面纱。

玉兔二号在月球的第一步(上海航天局 供图)

“自从承担了探月的任务,每次看到月亮就有了不一样的感觉,月亮成了大家实现报国之志、展示中国航天实力的平台。”嫦娥四号副总指挥兼副总设计师张玉花这样感慨道。

他们打造的“风火轮” 让“玉兔”在月背行走更加从容

2018年12月8日2时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,踏上了人类首次月球背面着陆探测的旅程。

嫦娥四号探测器包括两器一星,即月球软着陆探测器(着陆器)、月面巡视探测器(巡视器,即“玉兔二号”)、“鹊桥”中继卫星。上海航天局承担了嫦娥四号着陆器、巡视器五个半分系统的研制任务,包括巡视器移动分系统、结构与机构分系统、测控数传分系统、电源分系统、综合电子分系统移动/机构控制与驱动组件、着陆器一次电源分系统。

与嫦娥三号任务不同,嫦娥四号探测器着陆点由月球正面变成了月球背面,这样一来,探测器与地球的直接通讯信号受到月球遮挡,必须通过“鹊桥”中继星进行信号中转。2018年5月21日,上海航天局研制的长征四号丙运载火箭成功将“鹊桥”中继星送入地月转移轨道,卫星随后进入环绕地月L2点的使命轨道,为后续着陆器、巡视器与地面站之间的测控和数据传输提供中继服务。

6个多月后,终于等来了嫦娥四号的发射。在历经26天的漫长“奔月”旅程和环绕月球的飞行之后,2019年1月3日晚间,嫦娥四号着陆器与巡视器成功分离,玉兔二号巡视器顺利驶抵月背表面。着陆器上监视相机拍摄了玉兔二号在月背留下第一道痕迹的影像图,并由“鹊桥”中继星传回地面。

着陆器监视相机拍摄的玉兔二号(上海航天局 供图)

“月球上,白天最高温度能达到一百多摄氏度,月夜最低温度可达到零下180℃,昼夜温差有300℃。”移动分系统主任设计师刘殿富介绍,一个月夜相当于地球上14天,在没有太阳的漫漫长夜,对于依靠太阳能提供能量的嫦娥四号着陆器和巡视器来说,如何依靠自身存储的能量安全度过月夜是一个很大的挑战。

面对这一难题,研制人员提出了休眠唤醒的概念。当太阳缓慢升起时,着陆器和巡视器将开始忙碌的14天工作——着陆器在原地实施科学探测,巡视器则“东奔西走”开始探测。当月夜降临时,巡视器会为自己找好栖身之所,收起桅杆,合上太阳翼,开始休眠。一直到太阳照射到月球车太阳翼的电池片上,唤醒“沉睡”的巡视器和着陆器,开启又一次勘测。

由于月球背面长期受到陨石的冲击,较正面月表环境更严苛,巡视器行进过程中可能面对更多挑战。为此,团队在嫦娥三号的基础上对巡视器移动能力进行了进一步加强,特别是在应对意外状况方面,开展了多项系统试验,并把一个技术状态变化分解成多个环节,逐一开展详细验证。

巡视器除了能够前进、后退、转向、制动,还需要会越障、过坑。根据设计,如果单侧某一车轮越过200毫米高的障碍时,月球车能在差动机构和摇臂作用下被动适应月背地形,保证月球车所有车轮均与月背接触。同时,从驱动能力上保证了即使行进间某个轮子被卡住,其他独立驱动的车轮也能帮助月球车摆脱陷阱,继续工作。

团队部分成员合影,背景即为模拟试验场(上海航天局 供图)

在上海航天局的模拟试验场,工作人员特意从遥远的长白山运来火山灰,搭建起了“模拟月宫”,选择火山灰,是因为颗粒非常细,而月壤颗粒的平均直径是70微米,跟头发丝差不多。“模拟月宫”上还布置了一些石块和大大小小的陨石坑,让地表情况尽可能接近月球。为避免扬起灰尘,盛夏时节,试验场内都不能开空调,室内温度达到40多摄氏度。试验人员戴着口罩,穿着雨衣、雨鞋,大汗淋漓。

要知道,月面巡视器需要从地球“飞越”约38万公里到达月球,负担自然是越轻越好,因此探测器的每个部分都有严格的重量要求。在这样的前提下,团队通过严苛的筛选和试验,最终在仅增加50克重量的有限条件下,完成了全部六个车轮电缆的加强和防护,大幅提高可靠性。同时,对驱动控制模块进行了冗余设计,有力支撑了嫦娥四号巡视器征战月球背面之行。为了给巡视器减重,设计师提出了筛网轮的设计构想,一个车轮仅735克,比市面上婴儿车的车轮还轻!

和嫦娥三号一样,嫦娥四号着陆器的设计寿命为一年,巡视器的设计寿命为三个月。2019年3月13日,“玉兔二号”巡视器已完成三个月昼工作,达到设计寿命,如今,已经服役了六个月昼。后续,研制队伍将继续精心操作、密切监控、确保安全,争取使“玉兔二号”巡视器走得更远,获得更多的科学数据。

一只兔子为何牵动亿万国人的心?听听它的“娘家人”怎么说

提及“嫦娥登月”,就不能不提到一个人,研究团队的小伙伴们习惯称她“花总”,她也是大家口中的“玉兔妈妈”——嫦娥三号、四号副总指挥兼副总师张玉花。

熟悉张玉花的人都知道,她有三个孩子,其中两个在月球上,一个在正面,一个在背面。对!就是那两辆玉兔月球车。

还记得五年前风靡全网的那只兔子吗?那是2013年12月2日,嫦娥三号探测器成功发射,随后,“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。2014年2月13日,正值元宵节前夕,“月球车玉兔”发微博:“Hi,有人在吗?”让它成为当年最火的“网红”,也成了亿万国人的牵挂。以至于2019年1月“月兔二号”在月亮背面迈出第一步时,“月球车玉兔”的微博就沦陷了,几万网友跑去“喊它起床”。

在月球的日子,“月球车玉兔”的微博不断更新,回答着网友关于太空的问题。直到2016年7月31日深夜,它发了这样一条微博“Hi!这次是真的晚安咯!……”与网友告别,让全网泪奔。至此,“玉兔号”月球车超额完成任务,停止了工作,它超长服役了两年多,一共在月球上工作了972天。

还记得2014年1月25日,玉兔号月球车在第二个月昼周期行进时被石块磕伤,造成电缆短路,并发布微博:“啊……我坏掉了。”网友揪心,满屏都是祈祷。那几天里,张玉花更是急得满嘴生泡,嗓子一下子哑了,“我当时想,你们用火箭把我送到月球上去吧,把磨破的地方包扎下,我的玉兔还能走!”为了让玉兔二号弥补这个遗憾,她带领团队优化设计,尽可能减少电缆裸露在外。

张玉花和她的“玉兔宝宝”合影(上海航天局 供图)

如此对症下药还不够,面对其他未知的风险和隐患,团队请来各方专家进行评估,只要有疑问,都要以数据明确作答。证明再证明,没有穷尽。举个例子,真空罐内零下180摄氏度、零上80摄氏度,周而复始4900次,产品一切正常。

“不想流下失败的泪水,就必须洒下更多辛劳的汗水。”这是张玉花经常跟团队小伙伴们说的一句话。

这支不足二十人的团队,多数为80后、90后。自从2018年9月初进西昌基地开始准备工作,到12月初成功发射,再到北京航天飞行控制中心值守,出差几个月不回家更是家常便饭。

刘殿富的儿子正值小升初的关键阶段,他完全顾不上,一直在西昌和北京之间来回奔波,“录取结果还不错,当然是他自己争气,不是我的功劳。”刘殿富笑道。

罗小桃进基地的时候,妻子才怀孕不久,等完成任务回到家时,妻子即将临盆。

张武的爱人在南京攻读博士学位,无暇顾及家里,孩子只能由他和老人来照料,作为结构机构分系统主任设计师,他更是一直坚守岗位,不言个人困难。

在接到紧急投产任务时,张武、周墨渊、郑宗勇、刘子仙所在的结构机构分系统小团队,从设计、加工到调试合格,不到两个月的时间,按时将系统顺利交付。

……

这样的故事举不胜举,“特别能吃苦,特别能战斗,特别能攻关,特别能奉献”的航天精神在他们身上一览无遗。

春节期间,团队在北京飞行控制中心值守(上海航天局 供图)

在采访中,大家还提到了一件趣事儿。团队里的90后小伙子钟伟,2018年8月底与交往了一年多的女友依依惜别,踏上了前往西昌发射任务的行程。女友是一名车企的工程师,年底得到了去法国总部培训的机会,2019年1月就得出发。于是,2019年1月初,钟伟在紧张的试验任务间隙,赶回上海匆匆忙忙跟女友领了证。第二天,钟伟就返回了北京飞行控制中心。1月下旬,女友踏上了飞往法国的航班。

今年2月14日情人节,钟伟的同事们特意帮钟伟策划了一场求婚仪式,并将求婚视频发布在了“上海航天”的微信公众号上,大家纷纷感叹这是“航天理工男的终极浪漫”。

太空探索无止境,月球之后是火星,他们的征途是宇宙星河

2019年2月20日下午,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在北京人民大会堂会见探月工程嫦娥四号任务参研参试人员代表,张玉花、刘殿富、张武等21名科研人员作为上海航天局的代表参加了会见。

刘殿富告诉记者,尽管已经提前知晓,有心理准备,“但真正近距离见到国家领导人的那一刻,心里是特别激动和自豪的。”

习近平会见嫦娥四号任务参研参试人员代表(新华社记者 鞠鹏 摄)

在会见现场,习近平指出,5年前,我们庆祝了嫦娥三号任务圆满成功。5年后,我们在这里庆祝嫦娥四号任务圆满成功。这次嫦娥四号任务,坚持自主创新、协同创新、开放创新,实现人类航天器首次在月球背面巡视探测,率先在月背刻上了中国足迹,是探索建立新型举国体制的又一生动实践。

“我们嫦娥四号选择落在月球背面,选择中继通信,这就是创新,如果简单重复嫦娥三号落在月球正面,那么即使我们再怎么成功,也不可能产生现在这么大的影响、引起社会各界这么大的关注。”刘殿富说,这次任务实现了多项创新,填补了系列国际国内空白,是中国航天从跟随向引领转变的标志性任务。“后续,我们应该更多的探索和发展能够引领世界步伐的航天任务,才能不辜负国家的信任和期待。”

实干兴邦。

张玉花和她的团队的下一个任务是嫦娥五号的采样返回,与前两次不同,嫦娥三号和嫦娥四号不具备返回地球的功能,在完成任务后,着陆器和巡视器将永远留在月球背面。因此,嫦娥五号又将是一次零的突破。

为了实现这一目标,嫦娥五号将由轨道器、着陆器、上升器、返回器“四器”组成。着陆器和上升器将降落在月球表面,完成样品采集后,由上升器携带采集样品在月面起飞,回到月球轨道,与轨道器和返回器的组合体进行交会对接。随后,月球样品将会转移到返回器中,轨道器和返回器组合体飞向地球,最终由返回器携带样品回到着陆场。

而更为遥远的火星探测,也已经纳入到航天人的工作安排中。

阅读全文:http://sh.people.com.cn/GB/n2/2019/0626/c392693-33078619.html

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