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奔月路上的创新代码

作者:记者 发布时间:2019-01-12 08:25:47 来源:新华社 字体:   |    |  

  从“嫦娥奔月”到“吴刚伐桂”,围绕月球的传说流传千古。然而,这些故事的背后,月背之谜始终未揭开。

  带着中华儿女5000多年的夙愿,嫦娥四号开启了一条通往月球背面的“奔月路”。

  嫦娥“四姑娘”太空起舞,航天人幕后助力。在这条充满艰险的奔月路上,凝聚着无数航天人的心血。他们是托举嫦娥四号的幕后英雄,用一行行创新代码,铺就“四姑娘”奔月路。

  梦想起航、太空接力、万里追月……他们在奔月路上书写着怎样的创新代码?

  让我们一起追寻那些台前幕后的故事。

  西昌卫星发射中心团队——

  绽放探月梦想

  声音“确保‘零窗口’发射万无一失”

  如果梦想可以创造,那么西昌卫星发射中心或许是探月梦想起航的地方。

  1个月前,伴随巨大的轰鸣声,有“探月港”美称的西昌卫星发射中心迎来“高光时刻”,嫦娥四号发射成功,开启新的旅程。

  将卫星送至月背,这在发射中心尚属首次。相比之前的发射,此次探月背难度更高。发射窗口少,2018年机会仅一次;发射窗口窄,最短不过1分钟。这一切稍纵即逝,对发射中心的科研人员挑战不小。

  确保探月的顺利起航,科学规划时间,让发射时间更加精准,是发射中心首要解决的问题。

  “5、4、3、2、1,点火!”这让无数国人屏息倾听的口令,来自发射场01号指挥员陈政。这是他第13次担当“01”号,在他看来,“01,只是任务中的一个普通代号,我只是按规定执行程序。”

  从容自信的背后是经验的积累。点火发射,用“丝毫不差”来形容再合适不过。和“01”号指挥员陈政一样,工程师何龙是发射程序中的一环。按下点火按钮的他,曾在10多个控制系统岗位历练,才有如今“金手指”的殊荣。

  不管是“01”号指挥员陈政还是工程师何龙,为了嫦娥四号成功发射这个“高光时刻”,他们付出了太多努力——

  一本本翻烂的技术规程,摞起来比人还高的笔记,以及精细到毫米的线路图,浸透了他们艰辛的汗水;

  发射台前闪烁的状态灯,亮灭时间点他们都熟记于心,操作无一出错。

  “每天叫醒我的,不是闹钟而是梦想。”在西昌卫星发射中心计划部副部长李本琪看来,时间和效率是他们孜孜不倦的追求。以往,火箭三级常温连接器对接,平均时间16分钟,为了确保充足的应急处置时间,他们不断优化对接方法,最终将总用时定格在9分钟。从16到9,“省出来”的7分钟,确保“零窗口”发射万无一失。

  在吊装操作手刘超眼里,为了实现梦想,他能做的就是提高吊装效率。3个月时间的苦思冥想,手工制作出一个既可以预判吊装位置,还能确保火箭吊装精准的标校器,工具的应用大大缩短了吊装时间。

  在追梦的道路上,“01”号指挥员陈政、按下点火按钮的何龙、吊装操作手刘超……在航天领域,有千千万万像他们一样的追梦人。他们的岗位看似平凡,“只是按规定执行程序而已”,但他们梦想绽放的时刻是那样璀璨。

  嫦娥系列、北斗导航卫星、风云系列……一个个梦想在西昌卫星发射中心留下“高光时刻”。“高光”褪去,走进这些岗位,聚焦这些面孔,他们在中国航天的发展历程中不断刻下新的高度。

  航天科技集团变推力发动机研制团队——

  定制太空“舞鞋”

  声音“不仅飞得稳,还要落得准”

  从长征三号乙运载火箭上脱离后,嫦娥四号开始了她的太空“曼舞”。

  飞过漫长的旅途,“四姑娘”登上“舞台”。动力下降、减速调姿、悬停避障……嫦娥四号穿上一双量身定制的“舞鞋”——7500N变推力发动机,时而“轻手轻脚”,时而“大步流星”……

  “舞鞋”,出自航天科技集团变推力发动机研制团队成员之手,有媒体这样形容,它让嫦娥四号“不仅飞得稳,还要落得准”。

  这双“舞鞋”,最早“穿”在嫦娥三号的“脚”上。和嫦娥三号相比,嫦娥“四姑娘”要在月球背面着陆,面临的环境更复杂,对发动机的要求更苛刻。因此,它的外观涂层使用寿命更长、衡量性能的指标——比冲,也从308秒提高到310秒。

  看似不起眼的涂层和2秒钟的差距,却是团队成员多年来攻坚克难的创新成果。

  这双“舞鞋”的研制之路,早在2006年已经开启。当时,嫦娥三号动力系统“最后一棒”的重任,落到了航天科技集团变推力发动机研制团队手中。

  然而,变推力发动机的研制之路困难重重,他们不仅要面对一无经验、二无材料的窘境,更为棘手的是,这双“舞鞋”要求5年内完成交付。而常规情况下,从论证设计到产品交付,研制一种新发动机至少需要10年时间。

  时间紧、任务重,研发团队的压力可想而知。团队带头人兰晓辉知道,除了“撸起袖子干”,并无别路可走。几年时间里,他带领团队不断改进和试验,从现有发动机基础理论和相关技术寻找突破口。

  40多万公里的“奔月路”,发动机要长期在轨,必须经受近200℃的温差和高强度的震动。为了提高可靠性,研制团队把发动机工作时间比实际飞行时间延长了数倍,将空间环境预想得更为苛刻。

  2011年底,当变推力发动机连续8台可靠性试车全部获得成功,研制团队紧绷的神经,总算稍稍放松。“首秀”的那一天,探测器要在高速飞行时进行“紧急刹车”,发动机开机点火的信号准时传回地面,让所有人为之欢呼。

  多年的付出换来“首秀”的精彩,欢呼之余,兰晓辉也曾记得——

  在产品的质量复查单上,他们曾对200多根导管、400多条焊缝管路、400多处螺钉连接一一做到精细化处理;

  在一次对即将交付的产品进行测试中,电磁阀开启时间超出了几毫秒。紧要关头,团队成员顶着压力将产品重新拆卸、查找问题根源……

  这一切,只为让嫦娥四号能在险象环生、环境复杂的太空上演最美“舞姿”。

  如今,美丽的“四姑娘”再次怀抱月球车,在星空划出一道美妙的弧线。所有的艰难跋涉,对他们而言,值了。

  北京航天飞行控制中心团队——

  奏响创新“音符”

  声音“创新就是生命力”

  “舞台”中央,跳跃的“音符”按时奏响一曲动人的“乐章”。

  来到神秘的月球背面,嫦娥“四姑娘”翩翩起舞,从容踏上预定轨道。精确定轨、测站预报、生成计划……

  很多人看到了台前起舞的“四姑娘”,却鲜有人知幕后“飞控人”创新的足迹。

  在北京航天飞行控制中心,他们密切关注着“四姑娘”的一举一动,将来自各测控站、测量站的实时数据,汇聚后下达相应指令。用数据“乐章”为“四姑娘”的太空之旅领航。

  从星箭分离到中途修正,从近月制动到绕月飞行……这些都凝聚着飞控技术的一次次创新突破。

  空间环境的波动、数据传输的干扰……嫦娥四号的每一步都如同“在刀尖上跳舞”。在总体室主任谢剑锋眼里,此次任务最大的特点,是通信需要通过“鹊桥”中继星传递。难点在于着陆器、月球车都要占用“鹊桥”的通信“带宽”。

  他们决心研发一个中继资源规划分配平台,确保信息“带宽”的畅通无阻。一切都要从零开始,平台研发团队查资料、分方案、算效率,一连几个月吃住在实验室。

  最终根据用户需求的优先级和特点,他们将诸多申请进行编排、计算,破解了这一难题。这一平台遇到再复杂的情况,也能第一时间求出“最优解”,保证中继资源最大化利用。

  “创新就是生命力。”在嫦娥三号任务中,尽管10余次轨道控制均做到分毫不差,但“飞控人”仍不满足于现状。

  在嫦娥三号的遥操作控制系统上,8个不同的系统模块独立开展工作,怎样简化操作程度?科研团队又一次发起攻关。

  在团队的集智攻关下,2个月的时间内,嫦娥四号的遥操作控制系统成功升级。如今,仅需要4名“乐手”就能吹奏出同样美妙的“舞曲”。

  令人瞩目的嫦娥四号探月之旅,科研团队更多的创新“音符”还将在这里奏响,更多幕后的付出也将被铭记——

  为了奏响创新“音符”,北京航天飞行控制中心启用“天、地、人”合一的工作模式,进行了上百次轨道控制预演;

  为了奏响创新“音符”,北京航天飞行控制中心每一个团队,把80%的时间留给了工位;

  为了奏响创新“音符”,平台研发组组长费江涛,一连几个月铆在实验室里,终于研发出了中继资源规划分配平台。

  在航天人看来,创新是一场没有终点的奔跑。梦想不停,创新不止,哪怕是到了“登台演出”那一刻,飞控团队仍要根据探测数据随时校准“音符”,甚至临时“作曲”。

  听!创新的“音符”又在太空中奏响!

  航天科技集团嫦娥四号研制团队——

  上演“月球接力”

  声音“需求万变,努力不变”

  “新赛道”上,信心十足的“玉兔二号”,上演了一出完美的“月球接力”。

  作为备份星,嫦娥四号与嫦娥三号本是一对“双胞胎”。当“三姐”圆满完成任务后,原本只是替补队员的“四姑娘”被赋予了新的任务。

  握紧“接力棒”,踏上“新赛道”,自信从容的嫦娥“四姑娘”开始全力奔跑。

  自信的底气,源于无数次的锤炼与考验——

  作为嫦娥四号设计研制的主力“教练员”,航天科技集团嫦娥四号研制团队深知,月背环境更复杂、地貌状况更苛刻,他们一刻也不能松懈。

  严苛的“教练员”,才能培养出优秀的“运动员”。在科研团队的精心设计与研制改进下,如今身为“主力前锋”的她从“替补队员”已经脱胎换骨。

  “新赛道”看似风平浪静,实则险象环生。“广寒宫”的夜晚,温度最低能降到-180℃。为了让“四姑娘”顺利度过“寒冬”,研制团队大胆创新,巧妙配置了同位素热源为设备供热。

  看似简单的配置,离不开他们背后的付出。在巡视器主结构生产过程中,仅是与移动分系统相关的外协产品,就有数十种。

  “需求万变,努力不变。”结构分系统主任设计师张武带领团队无数次进行试验和测试。为了追求顶板热控效果和质量的完美,他们就要对库房中的200多张铝蒙皮毛配件进行严格筛选,力求产品不留瑕疵。

  选好材料,制成“衣裳”,为她在太空中遮风挡雨,支撑起一道安全屏障。为了编织“衣裳”,副总设计师张玉花带领团队,用了1个多月的时间完成了12类144项试验总结,详尽答复了20多位专家针对系统提出的上百个问题和建议,完成了“探测器总体组”和“着陆与安全分离组”两项独立评估测试。

  发令枪响的时刻终于到来。那一刻,“教练员”与“选手”都绷紧了神经。为了“终点冲刺”,他们必须确保各阶段测试工作顺利完成和万无一失。发射场阶段的工作是嫦娥四号上天前严把质量的最后一关,为了提升预想问题和各项工作的深度,试验队员不断创新思维、相互启发,确保嫦娥四号各系统运行稳定。

  当嫦娥四号优雅地登上月背,嫦娥四号研制团队成员们,终于按捺不住内心的兴奋与激动。比赛正式开始,嫦娥四号拉开精彩探月的帷幕。

  嫦娥四号的奔月路,何尝不是研制团队的逐梦之旅?在这场逐梦太空的接力赛中,“玉兔二号”顺利接过老选手“玉兔”的接力棒,朝着“探月梦想”迈出了一大步。

  (本版稿件由本报记者张新、韩阜业、通讯员占传远、曾梓煌、薛子康、张石水、王玉磊、宋星光、冯鸿嘉综合采写)

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