十年砺剑 领航探月 开拓创新 迈向深空
2016-04-08刘继忠
□ 刘继忠
十年砺剑 领航探月 开拓创新 迈向深空
□ 刘继忠
十年砺剑,领航探月。2015年12月10日,长征五号与嫦娥五号发射场合练模拟发射任务圆满完成,12 月25日,探月工程三期总体通过了国防科工局科技委评审,从初样转入正样阶段。这些表明探月工程三期全面完成关键技术攻关和试验验证,进入到飞行产品研制和任务集成阶段;也表明探月工程“十二五”研制任务圆满完成。
以规划为引领科学推进探月工程
2010年10月1日发射的嫦娥2号,圆满完成各项既定目标后,自2011年起,开展了日地拉格朗日L2点环绕探测、小行星飞越探测等多项拓展试验。现已成为太阳轨道人造行星,处于自由飞行状态,距地球超过1亿公里,成为目前我国飞行距离最远的航天器,创造了中国航天史上的多项第一,并荣获了2012年度国家科技进步特等奖。
嫦娥三号任务是我国探月工程二期的主任务,用了5年时间,于2013年12月2日成功发射。探测器精确入轨、成功环月,12月14日嫦娥三号探测器安全着陆于虹湾预选着陆区,12月15日巡视器和着陆器可靠分离并完美互拍,首次实现了我国航天器地外天体软着陆与巡视勘察,获得了大量科学探测数据。着陆器主要设备至今工作正常,是目前世界上月面工作时间最长的探测器。嫦娥三号任务的圆满成功,标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走的第二步战略目标全面实现,是我国航天事业发展又一新的里程碑,使我国成为继苏联、美国之后第三个实现月球软着陆的国家,在国内外产生了重大影响。
在探月二期任务紧张研制的同时,2011年1月7日,国务院批准探月工程三期立项。为突破高速再入返回关键技术,经历近四年的研制工作,于2014年11月1日成功完成了再入返回飞行试验。该试验标志着我国全面掌握以接近第二宇宙速度的半弹道跳跃式再入技术,为全面完成探月工程“绕、落、回”三步走战略目标打下了坚实基础。
嫦娥五号任务要实现月面采样返回的目标,是我国航天领域迄今难度最大、最复杂的工程。2012年12月工程转入初样研制阶段以来,突破了月面采样和封装、月面起飞上升、月球轨道交会对接和样品转移等关键技术,完成了再入返回飞行试验。目前工程已完成初样研制,转入正样阶段。
探月工程取得的成就,得益于规划先行、步步衔接、按序推进。权威学术期刊《自然》网站曾载文指出:“探月项目是中国在空间技术领域迈出的最新一步。过去10 年中,中国已在该领域连续取得一系列胜利,其太空计划实施的有条不紊,近乎完美。”工程能够顺利完成预定目标,关键在于规划的科学制定和每次任务之间的无缝衔接。探月工程在立项论证之时,就建立起了比较科学完备的规划体系,明确“绕、落、回”三步走的发展规划,纳入到国家的2006-2020年中长期发展纲要。在组织开展一期工程的同时,就启动二、三期工程的论证工作;在二期工程紧张研制的同时,就完成了三期工程的立项工作。切实做到了统筹规划、分步实施,既保障了工程技术和研制队伍的连续性,又为国家节省了大量工程经费。在“十二五”期间,还同步开展了深空探测论证工作,形成《我国深空探测领域2030年发展战略规划》,在此基础上,完成《首次火星探测任务工程实施方案》。瞄准我国首次火星探测工程在2020年窗口发射的目标,通过一次发射任务实现火星环绕探测和着陆巡视探测,进入国际先进行列。因此,抓紧完成深空探测工程的规划和立项工作,确保工程整体的科学衔接和顺利实施是目前的主要任务。
创新管理为大型复杂工程实施提供经验
探月工程是复杂的大型工程,涉及技术挑战强、学科领域广、研制单位多、研制周期长、综合风险大等特点,给成功实施带来巨大挑战。因此,建立科学的组织管理、顶层的策划与设计、全面的质量管理至关重要。
建立协同管理机制,成立探月工程重大专项领导小组,负责工程重大决策和组织实施。
探月工程协同管理机制的设计和建立,不仅推动了探月工程的坚强领导和科学决策,形成了工程五大系统各个参研参试单位的大力协同和步调统一;也凝聚了工程和科学两大领域多个专业、众多权威专家的悉心指导和全面支撑,以及包括香港在内的全国各地千余家配套单位的鼎力支持和无私奉献。在工程任务的组织实施过程中,全国各族人民、港澳台胞、海外侨胞热情支持和广泛参与,大家拧成一股绳,心往一处想,劲往一处使,同舟共济、形成了巨大合力,保证了工程各项任务的顺利推动。
加强顶层策划和设计。在技术方面,组建质量与可靠性、软件专家团队跟踪和把关,及时解决研制过程中的难点和问题;组建独立评估专家团队,针对影响任务成败的关键项目、关键环节进行评估并提出建议。在研制队伍的努力下,嫦娥一号突破了轨道设计技术等9方面的关键技术,嫦娥二号突破延时积分成像技术等8方面关键技术,嫦娥三号突破了软着陆的自主制导导航与控制等8方面关键技术。
在管理方面,加强顶层设计,建立从顶层到班组的多层次工程组织实施体系;创新全生命周期全要素管控机制,按照“全生命周期、研制阶段、年度”进行计划编制与评估,实行“月调度、短线专题调度、周报告”的“两调度一报告”过程控制制度,遵循计划、任务、经费相统一工作模式,实现了探月工程指标不降低、进度不推迟、经费不超概整体管控目标。在成果方面,带动了我国基础科学和应用科学若干领域的深入发展,推动了信息技术和工业技术进步。
强化质量管理。工程各系统始终坚持质量第一的工作方针,将质量工作有机纳入研制全过程,与设计、生产、试验等研制工作同步安排、同步推进。根据各阶段任务特点,确定阶段性质量工作重点,狠抓落实。制定探月工程产品保证总要求、项目管理要求、软件管理规定等一系列质量管理要求和规范,统一各研制单位的管理标准;按阶段制定质量复查和现场抽查计划,有效推动了各单位的质量管理水平,确保了产品质量的全过程受控;科学制定试验项目,认真审定试验方案,严格评估试验结果,充分验证了工程系统的匹配性和正确性,力求把各项工作想全想细,将各项试验做全做透;强化对任务的风险识别和控制,重点关注出现交集多的产品,确保不带隐患上天。
国内国际开放为深空探测事业拓宽空间
探月工程是国家战略性工程,是推动国家技术进步、造就创新型人才、促进军民融合发展、推进人类文明进步、彰显大国责任担当的富有影响力的重大工程。国内国际开放是深空探测事业发展的必由之路。
遵循“总体主导、依法合规、公开透明”的原则对国内企业、高校开放,以技术或资本参与、产品搭载、科学研究、技术验证为重点开展交流合作。
在高速再入返回飞行试验中开展了商业试验和公益搭载活动。嫦娥四号任务通过国家航天局网站和中国探月与深空探测网站发布合作细则,从开发、验证、应用、宣传四个平台进行详细介绍,积极鼓励民资及技术进入工程研制。为加强科学普及工作,在大中学生和科技爱好者中,广泛开展征集科普载荷创意活动,并把有意义的创意作品带向月球或更远的深空。
以嫦娥三号工程为主的探月工程港澳巡展,激发了港澳人民的民族自豪感和爱国热情。积极开展科普宣传,参与云南、海南、深圳等探月工程巡展并进行科普讲座,提升广大人民群众的科学认知。“玉兔”号月球车作为我国政府首个向联合国捐赠的原尺寸航天器模型,充分体现了我国的大国自信和航天技术能力。
积极推动国际合作。积极参加国际会议和国家航天局组织的月球及深空探测国际合作交流,先后与欧空局、俄罗斯等10多个国家或组织开展双边会谈,就月球和深空探测国际合作进行了充分沟通,推进了与俄罗斯、德国、卢森堡、荷兰等国家的合作交流,就科学载荷搭载、科学数据共享、深空通讯设施共用、任务层面相互支撑等形成了合作意向。
嫦娥三号与俄罗斯开展了同位素热源的引进,与国际月球天文台协会开展了月基光学望远镜项目的合作。高速再入返回飞行试验为卢森堡搭载了微小卫星。探月工程三期开展了深空测控网阿根廷建站工作,与意大利开展了风洞试验的合作。2014年开始,与欧空局和俄罗斯就嫦娥四号和未来火星探测任务方面的合作进行了磋商,并初步达成合作意见。
组织成立了“月球与深空探测国际合作工作组”,全面统筹深空探测领域的国际合作,为加强后续国际化发展提供了组织保障。注重深空探测领域标准的国际化工作,初步建立了标准化工作体系,为推动国际合作奠定坚实基础。强化国际合作支撑,支持智利青少年航天科普活动。
以国家战略为导向推动深空探测事业持续发展
未来的深空探测事业任重而道远。我们要在追梦苍穹的路上,肩负使命、抓住机遇、积极谋划,力求在后续月球和深空探测工程上,在拓展太空的前沿知识、揭示未知世界上,在加快航天自主创新、推进成果转化应用上取得更大突破。
加强深空探测领域的战略研究。在国家改革的重要阶段,我们要瞄准当今世界空间科学探索的前沿和热点问题,充分借鉴探月工程路线规划的成功案例,以获得提高工程技术能力和科学新发现为目标,通过深入研究深空探测的发展规律,形成我国的发展思路,并落实到国家的未来规划中,上升为国家意识,使我国深空探测工程不断向前推进,铺就出一条起步晚、起点高;投入少、产出多;任务次数少、涵盖内容多的具有中国特色的深空探测之路。
拓展科学探测研究和成果转化。通过实施月球探测工程,我国月球科学研究从跟随国际发展趋势,逐步发展到自主开展中国特色的原始科技创新阶段。但是,我们的科学应用成果还很有限,获取的科学数据、科学发现还不多。同时我国的月球探测只是起步,我们对深空领域的认知还很不充分。应利用我国已具备的空间探测技术和能力,开展持续的月球与深空探测科学活动。同时,加大对科学探测数据的研究,以获得更多的科学认知,推动我国深空探测领域科学研究达到国际领先水平。
增进深空领域更广泛的交流合作。我国月球探测是人类深空探测的重要组成部分。我们的成绩也得到了国内外社会的广泛关注,体现了“大国责任”“大国风范”,也成为创新驱动发展的重要标志。作为国家科技的标志性工程,我们需要进一步加强广泛的交流与合作。一要加强国际领域的交流合作。深空探测领域是我国航天事业比较适合开展国际合作的领域,能够充分展示我国和平利用空间的信心和决心,同时可以学习借鉴国外先进经验和技术,开展空间科学、空间环境的探测研究,提高我国航天工程技术和科学研究水平。二要加大社会参与。加强与社会各界,包括民营企业的沟通,以双赢互利推动深空探测发展。三要增强公众参与力度。让更多地深空领域爱好者和青年人有机会参与到工程的研制实施过程中,提高工程认知度,激发科学探索精神。
开展月球和深空探测为我们探索宇宙奥秘打开了一扇新的大门,成为航天事业王冠上最为璀璨的一颗明珠。习近平总书记指出:“航天梦是中国梦的重要组成部分,随着中国航天事业快速发展,中国人探索太空的脚步会迈得更大更远。”当前,我们正在论证和规划我国深空探测未来发展之路,目标是在2030年前后基本具备探测太阳系各类天体的能力,使我国在航天探索领域的创新能力和工程技术水平走到世界前列。
(作者为探月与航天工程中心主任)