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从无到有!探秘嫦娥五号背后的故事→

来源:央视新闻客户端2020-12-21 17:03

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  九天揽月,中国航天又创造新的历史。作为我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程,嫦娥五号首次实现了我国地外天体采样返回。这背后有多少故事,多少艰辛,可能说也说不完。

  我们身后大屏上的这个主人公,是探月工程三期总设计师胡浩,近日他与我们分享了嫦娥五号从无到有的过程。他说,干了三十多年的航天,第一次碰到有专家明确反对探测器方案。但是,航天发展的特点就是每一步都要往前去走,每一步都想往前去迈,否则的话就没有发展了。

  10年前,也就是2011年1月,探月工程三期正式立项,胡浩走马上任总设计师。与探月工程一期和二期不同的是,探月工程三期嫦娥五号任务拥有“双程票”,必须安全返回。它由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成,每一个部分都承担着不同的职能。

  中国探月工程三期总设计师胡浩:这是着陆器和上升器,上升的时候就是把它掰过来,这个你看上升了,这个就是上升器。它在月球轨道上转着,它在月面上起飞,起飞之后进入和它一样的轨道。跟载人航天的不同就在这,它的对接方式不是撞击式对接方式,是抓捕式对接方式,由这上面三个爪来抓这三个把杆,大的找小的,大的抓小的,大的把小的样品放到自己肚子里,再盖上盖,这个过程就完成了对接和样品转移的过程,在这之后再进行分离,把整个分离面带着它一起分离走了,回来的是中间的罐子。

  听着胡浩的讲解,普通人难以想象,嫦娥五号探测器如何完成这么复杂的步骤。而在当年,胡浩他们提出探测器方案的时候,也确实有专家提出了不同意见。

  中国探月工程三期总设计师胡浩:在这个方案会上有专家站出来明确地提出意见,我反对你们这个方案,机构运动太多,环境太复杂,执行可靠性太低,对航天的系统实施来讲,这都是单个的风险点,就是瓶颈式的风险点,它不行后面的任务没法执行,这件事他认为风险太大。航天发展的特点就是我们每一步都要往前去走,每一步都想往前去迈,否则的话就没有发展了,所以在一开始就先布置这几个课题,在原来论证的基础上是不是我们要干月球轨道的交会对接,我们要不要拿回约两公斤的月壤,还是少拿一点也可以,这是我们的课题,如果少拿一点月壤,我们可以完全不采取这种方案。

  从想象到验证 困难重重

  整个嫦娥五号的研制可谓“十年磨一剑”,其间遭遇过挫折,更经历过失败。

  但是中国航天人始终秉持“追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢”的探月精神,一次次苦尽甘来,一次次闯关夺隘。这里面的故事,我们再来听听胡浩的讲述。

  探月三期工程从立项之初,就力求技术跨越,而技术创新的第一个点,就放在了月球上的采样。

  中国探月工程三期总设计师胡浩:我们搞探测器的同志对在月球上采样这件事不熟悉,所以我们在一开始的时候就来向地质的同志们学习,就到我们地质有关单位去看,他们在地球采样是怎么采的,但是在月球上怎么实现呢,面临那样的应用场景和应用环境,包括支撑条件,这就是我们攻关的一些重点。我们就要把这些难点分解到各个方面,比如说表取怎么来采,这个钻取怎么来采,采了以后怎么来封装,怎么来转移,怎么来适应你这些采样的设备,你的敏感器怎么能够适应月球上的环境,每一步、每一个环节都面临新的挑战,所以它的难不是说采样很难,这是一个大事,但是真正到了每一个采样器、每一个传感器、每一个动作牵连的这一系列的工作,都是要进行攻关的,因为没有一个样板可循。

  因为嫦娥五号探测器载荷量较大,2011年立项之时,我国还没有一型运载火箭,能够把它送向月球。

  中国探月工程三期总设计师胡浩:现在大家看到的长征五号在当时我们论证的时候并没有立项,它也属于论证阶段,没有真正立项开始研究,就是大家的一些设想,在那个时候我们提出来用长征五号来打我们嫦娥五号,这实际上确实是存在一定风险的,当时我们的规划是匹配的,每一个环节都要按照这个流程来实施,我们整个系统才能是协调匹配的,而这个流程又划得很细,把所有的工作要分解到这个流程里边的每一个环节去。

  2016年11月3日,长征五号在中国文昌航天发射场首飞成功,由此成为中国运载能力最大的火箭。然而,2017年7月2日,长征五号遥二火箭在发射后346秒时突发故障,发射任务失利。这次失利让原本预计2017年年底发射的嫦娥五号,被迫停了下来。

  中国探月工程三期总设计师胡浩:这个问题还是对我们应该说造成了比较大的影响,整个计划推迟了三年,这件事出现之后对我们最大的影响就是探测器已经加工都准备出厂了,这个怎么办,这个事是我们要处理的问题。在那个时候就要处理要停放多长时间,后续还会碰到哪些问题,火箭的问题怎么处理,这些事都是我们要解决的事情,火箭的同志很努力,他们在认真地研究分析之后提出来,可能要用两年左右的时间,两年应该说对我们火箭的同志来讲这也是硬要求,那是天天加班加点的,真的是这样。

  经历两年时间,2019年12月27日20时45分,长征五号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,发射飞行试验取得圆满成功。这次发射的成功,将我国的探月三期工程拉回到了正常的轨道上。2020年11月24日,长征五号遥五火箭与嫦娥五号月球探测器终于迎来了发射时刻。嫦娥五号重达8.2吨,是我国目前发射的重量最重的探测器。将它送入近地点200公里、远地点41万公里的地月转移轨道,这是对运载火箭能力的集中检验。

  中国探月工程三期总设计师胡浩:虽然运载火箭拖了几年时间,但是这次表现是非常好的,把我们整个三期任务的精度打得很高。

  月面自动采样 经受多重考验

  精度打得高,一下子省了二百多公斤燃料,科学家们又能有新的梦想。

  12月1日23时11分,嫦娥五号平稳着陆于吕姆克山脉以北地区后,随即开展月面自动采样工作。

  为了在38万公里外月球上实现多点、多样化自动采样,全自动月面起飞和月球轨道无人交会对接,嫦娥五号团队面临了哪些挑战?接着来听胡浩的讲述。

  中国探月工程三期总设计师胡浩:大家从电视里看到,我们着月点相对还是比较好的,还比较平整,在这么好的前提下,还是有一点美中不足,我们打钻的时候前期准备钻两米深,按照这个去设计的我们整个钻取过程,因为下面是石板,从雷达的回波图面上看,下面石头还是好几层,所以打不下去了,没能完全如愿,打了大概不到一米,再钻带来的风险也很大,时间要多长时,因为它用的时间长了,那别人时间就短了,后面还有好多事要办,另外一个再钻的话还会带来一些问题,钻石头,石头是碾不碎的,在我们取芯袋里会造成一个很硬的结,在我们回收过程当中还会出现问题。

  12月6日凌晨,嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接,并将月球样品容器安全转移至返回器中。这是我国航天器首次实现月球轨道交会对接。对接全步骤要在21秒内完成,1秒捕获、10秒校正、10秒锁紧。从启动开始到交会对接,全部采用自动控制,设计理念为世界首创。

  中国探月工程三期总设计师胡浩:这个交会对接的环境,我们要去创造这样的环境,月面上升考核的环境我们要去创造,创造这个环境本身也是关键技术,创造条件的这个时间比研究具体技术的时间可能还长,因为创造条件我们涉及一些设施建设,包括建设一些试验的平台,有点连环套的感觉,但是你必须要创造,否则的话你就心里没底,因为我们在落月之后,我们落月的着月器本身要作为我们上升器的发射平台,这样的话这些矛盾凑到一起怎么能够最优,既能够空间有限,又能够完成整体的任务,这件事对我们来讲就是个考验,比如我们这次从月球轨道回来之后,再入返回这个过程,我们控制系统的同志在仿真验证都是几万次,都是几万次的看我在什么环境什么条件下,有什么样的偏差,会不会超出我的移动范围,都是这样验证。

  从探月出发 我们将走得更远

  与月亮相约,我们无疑是认真的!数年的日积月累,19小时的精工细作,23天的焦急期盼,12月19日,嫦娥五号任务月球样品正式交接。我国首次地外天体样品储存、分析和研究工作拉开序幕,将开展月球样品与科学数据的应用和研究。嫦娥五号的成功为中国探月工程三步走画上圆满的句号。

  但是胡浩说,这件事是句号,开始的是新的一件事。嫦娥五号成功了,作为备份的嫦娥六号怎么办,干点啥事?原来嫦娥五号干的事再干一趟意思也不大,大家肯定也都不认可。

  而航天人对未来已经有了明确的展望,我国探月工程四期将构建月球科研站基本型,这一基本型由运行在月球轨道和月面的多个探测器组成。嫦娥七号将对月球南极地形地貌、物质成分、空间环境等进行综合探测。嫦娥八号除继续开展科学探测试验外,还将进行关键技术的验证。

  所谓壮举,皆因奋斗。伟大事业都始于梦想、基于创新、成于实干。从探月出发,我们将走得更远。

  (编辑 孙杉杉)

[ 责编:王宏泽 ]
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