“探月第一落”背后的艱辛
——中國(guó)航天科技集團(tuán)嫦娥三號(hào)研制團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難紀(jì)實(shí)
新華社北京１２月１５日電(記者 王敏)迄今全球共實(shí)施１２９次探月，成功率為５１％。著陸月球，前蘇聯(lián)和美國(guó)也是多次嘗試后才成功。１４日晚，嫦娥三號(hào)的成功著陸，讓世界再次看到中國(guó)航天的實(shí)力?！疤皆碌谝宦洹背煽?jī)固然可喜，但走近中國(guó)航天科技集團(tuán)嫦娥三號(hào)研制團(tuán)隊(duì)，卻發(fā)現(xiàn)背后諸多艱辛。
談起嫦娥三號(hào)的創(chuàng)新與研制難度，探月工程副總設(shè)計(jì)師于登云總結(jié)為“四新”，即技術(shù)新、產(chǎn)品新、平臺(tái)新、環(huán)境新；“兩多”，即關(guān)鍵技術(shù)多、配套單位多；“兩難”，即技術(shù)攻關(guān)難、試驗(yàn)驗(yàn)證難；“一緊”，即研制時(shí)間緊。雖是寥寥數(shù)語(yǔ)，卻高度概括了任務(wù)的種種艱辛。
嫦娥三號(hào)總指揮張廷新介紹，這次探月的任務(wù)一是實(shí)施月面軟著陸，二是實(shí)施月面巡視勘察。這兩大任務(wù)要求嫦娥三號(hào)必須攻克多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括月面軟著陸、兩器分離、月地間遙操作、月夜生存、測(cè)控通信及地面試驗(yàn)等。他介紹，嫦娥三號(hào)的新研產(chǎn)品所占比例高達(dá)８０％，而一般衛(wèi)星只有２０％—３０％，這無(wú)疑使研制的難度陡增。同時(shí)，參與單機(jī)研制的單位有２３０多家，這還不包括多家參與合作的高校，因此綜合管理、協(xié)調(diào)的難度也相當(dāng)大。
與嫦娥二號(hào)、嫦娥一號(hào)相比，嫦娥三號(hào)的技術(shù)跨度大、設(shè)計(jì)約束多。探測(cè)器由著陸器和巡視器兩部分組成。從某種意義上講，探測(cè)器相當(dāng)于兩顆衛(wèi)星。著陸器包含１１個(gè)分系統(tǒng)，其中，著陸緩沖分系統(tǒng)是基于軟著陸任務(wù)需求而新增的一個(gè)分系統(tǒng)；巡視器包含８?jìng)€(gè)分系統(tǒng)。其中，移動(dòng)分系統(tǒng)最具特色，該系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)月面巡視這一特殊任務(wù)而配置的。這兩個(gè)分系統(tǒng)是其他航天器所不具備的。
“嫦娥三號(hào)的任務(wù)要求決定了總體優(yōu)化設(shè)計(jì)難，推進(jìn)系統(tǒng)研制難，著陸器的制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制難，著陸緩沖分系統(tǒng)研制難，熱控分系統(tǒng)研制難，巡視器移動(dòng)難，巡視器自主導(dǎo)航控制與遙操作難……”
嫦娥三號(hào)總設(shè)計(jì)師孫澤洲口中的“難”，涉及嫦娥三號(hào)各個(gè)分系統(tǒng)，因?yàn)樗邢到y(tǒng)的繼承性都不強(qiáng)，大多需要從零開(kāi)始設(shè)計(jì)研制，而其后的研制、試驗(yàn)、驗(yàn)證等過(guò)程更是充滿(mǎn)了挫折。
以設(shè)計(jì)為例，研制人員雖然對(duì)著陸沖擊等研究形成明確結(jié)論，但著陸點(diǎn)的月面情況到底是什么樣的、著陸時(shí)沖起的月塵會(huì)不會(huì)對(duì)任務(wù)的實(shí)施產(chǎn)生負(fù)面影響，都存在不確定性。
為了消除不確定性，研制人員建立了包括月表地形地貌模型、月塵模型在內(nèi)的多個(gè)模型，通過(guò)系統(tǒng)仿真進(jìn)行初步分析與設(shè)計(jì)。研制人員還特別設(shè)計(jì)了模擬地球六分之一重力狀態(tài)下的各種試驗(yàn)，模擬軟著陸沖擊、月面移動(dòng)試驗(yàn)中的月壤、光照環(huán)境；在機(jī)構(gòu)等性能試驗(yàn)中，模擬月塵環(huán)境、艙外設(shè)備月夜儲(chǔ)存環(huán)境等，并根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行再分析，通過(guò)對(duì)薄弱環(huán)節(jié)的不斷改進(jìn)，逐步提高嫦娥三號(hào)的性能。
就拿選擇試驗(yàn)地點(diǎn)來(lái)講，經(jīng)過(guò)多方考證，試驗(yàn)隊(duì)員煞費(fèi)心思，發(fā)現(xiàn)西北沙漠中沙子的力學(xué)特性比較接近月面，巡視器移動(dòng)性能測(cè)試就安排在那里進(jìn)行。
“試驗(yàn)時(shí)，參試人員都住在臨時(shí)搭建的簡(jiǎn)易房?jī)?nèi)，有時(shí)夜里遇到沙塵暴，連頭部都要裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)。即使這樣，早晨起來(lái)，被子上、桌子上、地上全是沙子，足足能掃出半臉盆?！睂O澤洲記憶猶新。
漫漫３８萬(wàn)公里之路，嫦娥三號(hào)此次能夠順利抵達(dá)，探測(cè)器上的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮了關(guān)鍵作用，而其中７５００牛變推力發(fā)動(dòng)機(jī)直接決定著嫦娥三號(hào)奔月與落月的成敗，且沒(méi)有備份。
嫦娥三號(hào)推進(jìn)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師金廣明介紹，一般衛(wèi)星的發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力只有４９０牛，神舟系列載人飛船發(fā)動(dòng)機(jī)的推力也只有２５００牛， ７５００牛發(fā)動(dòng)機(jī)與以往飛行器上的發(fā)動(dòng)機(jī)相比絕對(duì)是個(gè)“大家伙”。
金廣明強(qiáng)調(diào)，７５００牛發(fā)動(dòng)機(jī)的研制難度不僅僅是推力的大幅增加，更大的難度是要突破大范圍變推力、高精度控制、高性能長(zhǎng)壽命等關(guān)鍵技術(shù)。只有攻克了這些關(guān)鍵技術(shù)，才能為探測(cè)器中途修正、近月制動(dòng)、落月軟著陸等提供安全保障。其研制難度也是美俄等航天強(qiáng)國(guó)公認(rèn)的。
為了確保發(fā)動(dòng)機(jī)完成奔月與落月任務(wù)，從“九五”開(kāi)始，航天科技六院就開(kāi)始研制變推力發(fā)動(dòng)機(jī)；２００８年，六院正式開(kāi)始了７５００牛變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的工程研制。嫦娥三號(hào)探測(cè)器轉(zhuǎn)場(chǎng)前，六院院長(zhǎng)譚永華曾信心滿(mǎn)滿(mǎn)地承諾：“我們對(duì)７５００牛發(fā)動(dòng)機(jī)完成探月任務(wù)有信心?！?/p>
有這樣的底氣，是因?yàn)樵诙嗄甑难兄七^(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)試驗(yàn)就進(jìn)行了１００多次，點(diǎn)火試驗(yàn)累計(jì)達(dá)到６萬(wàn)多秒，就是為了發(fā)動(dòng)機(jī)在軌工作的１２００秒不出任何問(wèn)題。
“臺(tái)上一分鐘，臺(tái)下十年功?！毖兄茍F(tuán)隊(duì)為突破嫦娥三號(hào)關(guān)鍵技術(shù)所付出的艱辛努力，連他們自己也始料未及。伴隨著嫦娥三號(hào)的順利落月，研制人員多年的付出終于得到了最好的回報(bào)。廣大航天人將繼續(xù)奮勇前行，攀登航天新高峰。
