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從無到有!探秘嫦娥五號背后的故事→

來源:央視網(wǎng)

作者:

2020-12-21 17:16:12

九天攬月,中國航天又創(chuàng)造新的歷史。作為我國復雜度最高、技術跨度最大的航天系統(tǒng)工程,嫦娥五號首次實現(xiàn)了我國地外天體采樣返回。這背后有多少故事,多少艱辛,可能說也說不完。

我們身后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。他說,干了三十多年的航天,第一次碰到有專家明確反對探測器方案。但是,航天發(fā)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(fā)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、著陸器、上升器四個部分組成,每一個部分都承擔著不同的職能。 

中國探月工程三期總設計師 胡浩:這是著陸器和上升器,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。它在月球軌道上轉著,它在月面上起飛,起飛之后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桿,大的找小的,大的抓小的,大的把小的樣品放到自己肚子里,再蓋上蓋,這個過程就完成了對接和樣品轉移的過程,在這之后再進行分離,把整個分離面帶著它一起分離走了,回來的是中間的罐子。

聽著胡浩的講解,普通人難以想象,嫦娥五號探測器如何完成這么復雜的步驟。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(huán)境太復雜,執(zhí)行可靠性太低,對航天的系統(tǒng)實施來講,這都是單個的風險點,就是瓶頸式的風險點,它不行后面的任務沒法執(zhí)行,這件事他認為風險太大。航天發(fā)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(fā)展了,所以在一開始就先布置這幾個課題,在原來論證的基礎上是不是我們要干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,我們可以完全不采取這種方案。 

從想象到驗證 困難重重

整個嫦娥五號的研制可謂“十年磨一劍”,其間遭遇過挫折,更經(jīng)歷過失敗。

但是中國航天人始終秉持“追逐夢想、勇于探索、協(xié)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。這里面的故事,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(chuàng)新的第一個點,就放在了月球上的采樣。 

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采樣這件事不熟悉,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,他們在地球采樣是怎么采的,但是在月球上怎么實現(xiàn)呢,面臨那樣的應用場景和應用環(huán)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,比如說表取怎么來采,這個鉆取怎么來采,采了以后怎么來封裝,怎么來轉移,怎么來適應你這些采樣的設備,你的敏感器怎么能夠適應月球上的環(huán)境,每一步、每一個環(huán)節(jié)都面臨新的挑戰(zhàn),所以它的難不是說采樣很難 ,這是一個大事,但是真正到了每一個采樣器、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(xiàn)在大家看到的長征五號在當時我們論證的時候并沒有立項,它也屬于論證階段,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(guī)劃是匹配的,每一個環(huán)節(jié)都要按照這個流程來實施,我們整個系統(tǒng)才能是協(xié)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里邊的每一個環(huán)節(jié)去。

2016年11月3日,長征五號在中國文昌航天發(fā)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(fā)射后346秒時突發(fā)故障,發(fā)射任務失利。這次失利讓原本預計2017年年底發(fā)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說造成了比較大的影響,整個計劃推遲了三年,這件事出現(xiàn)之后對我們最大的影響就是探測器已經(jīng)加工都準備出廠了,這個怎么辦,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,后續(xù)還會碰到哪些問題,火箭的問題怎么處理,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后提出來,可能要用兩年左右的時間, 兩年應該說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(jīng)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(fā)射場點火升空,發(fā)射飛行試驗取得圓滿成功。這次發(fā)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于迎來了發(fā)射時刻。嫦娥五號重達8.2噸,是我國目前發(fā)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(xiàn)是非常好的,把我們整個三期任務的精度打得很高。

月面自動采樣 經(jīng)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(wěn)著陸于呂姆克山脈以北地區(qū)后,隨即開展月面自動采樣工作。

為了在38萬公里外月球上實現(xiàn)多點、多樣化自動采樣,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(zhàn)?接著來聽胡浩的講述。

中國探月工程三期總設計師 胡浩:大家從電視里看到,我們著月點相對還是比較好的,還比較平整,在這么好的前提下,還是有一點美中不足,我們打鉆的時候前期準備鉆兩米深,按照這個去設計的我們整個鉆取過程, 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,沒能完全如愿,打了大概不到一米,再鉆帶來的風險也很大,時間要多長時,因為它用的時間長了,那別人時間就短了,后面還有好多事要辦,另外一個再鉆的話還會帶來一些問題,鉆石頭,石頭是碾不碎的,在我們取芯袋里會造成一個很硬的結,在我們回收過程當中還會出現(xiàn)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,并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(xiàn)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。從啟動開始到交會對接,全部采用自動控制,設計理念為世界首創(chuàng)。 

中國探月工程三期總設計師 胡浩:這個交會對接的環(huán)境,我們要去創(chuàng)造這樣的環(huán)境,月面上升考核的環(huán)境我們要去創(chuàng)造,創(chuàng)造這個環(huán)境本身也是關鍵技術,創(chuàng)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(chuàng)造條件我們涉及一些設施建設,包括建設一些試驗的平臺,有點連環(huán)套的感覺,但是你必須要創(chuàng)造,否則的話你就心里沒底,因為我們在落月之后,我們落月的著月器本身要作為我們上升器的發(fā)射平臺,這樣的話這些矛盾湊到一起怎么能夠最優(yōu),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后,再入返回這個過程,我們控制系統(tǒng)的同志在仿真驗證都是幾萬次,都是幾萬次的看我在什么環(huán)境什么條件下,有什么樣的偏差,會不會超出我的移動范圍,都是這樣驗證。 

從探月出發(fā) 我們將走得更遠

與月亮相約,我們無疑是認真的!數(shù)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(shù)據(jù)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。 

但是胡浩說,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么辦,干點啥事?原來嫦娥五號干的事再干一趟意思也不大,大家肯定也都不認可。

而航天人對未來已經(jīng)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(huán)境等進行綜合探測。嫦娥八號除繼續(xù)開展科學探測試驗外,還將進行關鍵技術的驗證。

所謂壯舉,皆因奮斗。偉大事業(yè)都始于夢想、基于創(chuàng)新、成于實干。從探月出發(fā),我們將走得更遠。

[責任編輯:楊凡、武云泉]

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