打造嫦娥四号月球车的“科技女神”
2019-09-15筱婕
筱婕
从小就想“与星星亲密对话”
张艳丽1981年出生在上海一个知识分子家庭。由于父母都是天文爱好者,她经常向他们询问有关月球的问题。比如,“月亮为什么会发光?”爸妈告诉她,“月球和地球一样都是恒星碎片汇聚而成,表面布滿了由陨石撞击形成的环形山。其实月亮本身并不会发光,只反射太阳光。”
读五年级时,在父母熏陶下,张艳丽已积累了丰富的天文知识。而小学自然课本上的四季星图,更成了张艳丽的启蒙老师。读中学时,她便拿着爸爸送的一副望远镜,仰望星空,按图索骥。自此,沉迷其中。
为了观星,她和爸妈常常需要跑到荒凉偏远的郊外,因为环境越黑越有利于观测。一次,张艳丽和爸妈去观测狮子座流星雨。半夜爬山4个小时,最惊喜的是,她看到密密麻麻的满天都是星星。“至今都未看到如此之大的流星雨爆发,平均每分钟有3~4颗星飞出来,就像下雨一样。”
那时,张艳丽的梦想是成为一名天文学家,坐在紫金山天文台那样的地方,“每天和星星亲密对话”。甚至幻想过成为一名宇航员,登上月球探险,看看上面是不是有山川河流,有没有外星人在那里栖息。
后来张艳丽被哈尔滨工业大学录取,学的是电机专业,离登月梦虽然很遥远,但总算沾了点边。因为无论卫星、飞船,还是载人航天器、空间站,都离不开最核心的电机。
为研制“月球车”险些流产
2006年,作为学校的优秀硕士毕业生,张艳丽顺利进入大名鼎鼎的中国电子科技集团第21研究所,从事航天电机研发工作。
虽然是工科毕业生,张艳丽在穿衣打扮上也有自己的风格。上班第一天,当她化着精致的妆容,穿着一套时装去单位报到时,马上就成了21所的“新闻人物”。一位师姐赶忙把艳丽拉到一边悄悄地说:“我的大小姐,你怎么能把自己打扮成这样!你应该穿休闲装或运动服之类,以后绝对不能再穿高跟鞋了,最好穿跑鞋!不然怎么搬电机呢?”
张艳丽迷惑不解,自己是搞研究做设计的,怎么能干搬电机那样的粗活累活呢!后来经师姐解释才知道,做航天电机的研发工作,从产品的设计、加工、生产、检测到售后服务、技术支持,一旦出现任何问题,都是设计工程师的事情。因此,他们经常“泡”在车间工作。
2007年,张艳丽接到了一个大任务,设计用于弹道导弹的特种电机。她苦战4个月终于打破技术瓶颈,漂亮地完成这个研究项目。
由于专业技能拔尖,2009年,28岁的张艳丽竟接到了为月球车设计电机的重任。对于月球车来说,电机是“核心中的核心”。正因如此,所里当时的计划是设计3款不同的电机。在研究方案阶段,张艳丽却大胆提出异议,认为通过设计和工艺改进,完全可以把3款不同的电机合成一款。这无疑是一个很大的挑战。但通过充分的分析论证,她的方案最终被采纳应用。张艳丽说,“此举可以节省近70%的研制费用。”
但她需要克服的困难也非常大。“因为月球表面的环境非常复杂,要经受高低温差300多摄氏度的考验。还有,月球车的原材料可能会在使用过程中释放一些污染物,因此需要基于很多的实验建立模型,并通过模型分析如何减少它的放射性。这些过程都非常繁杂。”
然而就在这个节骨眼上,张艳丽怀孕了,在一次做实验的时候,她甚至发生了出血状况!得知情况,老公吓坏了,建议她马上放下手头的工作,住院治疗。医生也向她发出警告,“必须休息静养,不然就有流产的危险。”
张艳丽害怕了,孩子毕竟是夫妻俩爱情的结晶,再说如果万一发生意外,向双方父母都没法交代。当时她非常纠结,月球车项目凝聚了很多心血,就像是她的另一个“孩子”。经过一天一夜的思考,张艳丽一咬牙,出人意料地决定两样都不放弃!
由于长期加班加点地工作,张艳丽早产了。值得庆幸的是,虽然孩子又瘦又小,身体却很健康。
首次实现月球背面软着陆,她是“幕后功臣”
2013年12月15日,“玉兔”号月球车完美实现了在月球上软着陆。中国成为世界上第三个实现月面软着陆的国家。那一刻,张艳丽激动极了,眼泪止不住地夺眶而出。
月球车项目完成之后,张艳丽和团队一起,又开始了被命名为“玉兔二号”的嫦娥四号月球车的打造工作。这次的难度,比上次大得多。因为月球正面有较为宽阔的平原,着陆相对容易一些。而月球背面的地形则更为复杂,地势更陡峭,为了不撞到峭壁,将采取近乎垂直的着陆方式。针对更为严酷的月球背面环境,“玉兔二号”也在其前任“玉兔号”基础上经过“魔鬼式升级”,在性能上有极大提升。
在质量管理上,比航天标准更严格的是“张艳丽标准”。有一次,她发现有个电机虽然已经通过全部仪器设备审核,各项指标完全符合要求,但她却当众宣布电机报废,必须拆掉重做!
张艳丽说,“这些线圈没有按规定缠绕,偷懒了!”原来按照设计,这个电机的每一根铜线都应该由底部的小孔缠绕到定子上,但工人却先在转子上缠绕几圈,再从底部穿过,这样缠绕一个电机时能比完全合规操作省力不少,而且仪器设备也检测不出来。但张艳丽知道,这批电机用在探测器上,要在月球上经历昼夜300℃温差,“一丝”在地球上检测不出来的误差,很可能在太空极端环境下被放大而造成设备停摆,所以,这份工作的任何一个细节都不能马虎!
功夫不负有心人。2019年1月3日上午10点26分,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。
此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆和首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章。随即着陆器与巡视器分离,开始就位探测和巡视探测。
1月15日,嫦娥四号上搭载的生物科普试验载荷发布了最新试验照片,照片显示试验搭载的棉花种子已经长出了嫩芽,这也标志着嫦娥四号完成了人类在月面进行的首次生物实验。2月15日,月球再添5个“中国地名”,在令国人倍感振奋的同时,中国人探索星辰大海的征程,也吸引了全球媒体的关注。
3月的一天,张艳丽的儿子从幼儿园回来在家里看电视,突然屏幕上出现了一个月球车的画面。张艳丽马上兴奋地对他说:“儿子,你快看!那就是月球车。上面有14台电机是妈妈设计的,现在就在月球上呢!”小家伙看了张艳丽几秒钟,然后伸出大拇指说:“妈妈,你真棒!”那一刻,张艳丽真是激动不已!
其实儿子还不知道,张艳丽设计的特种电机除了被应用于月球车,还应用在中国的火星探测器、空间站、载人航天工程、“高分”和“北斗”系列卫星等60余个高精尖项目上,其中有5项技术成果达到国际顶尖水平,还曾获国防科学技术进步奖二等奖等奖项……这个标准的“科技女神”用不服输的劲头儿,默默地为中国航天事业贡献自己的一份力量,中国的航天梦不止,张艳丽的奋斗也不会停歇。