从“探月”到“探火”一步一个脚印
2020-12-16
宇宙浩瀚辽阔,探索艰辛卓绝,你,承压前行,历经挫折,终将“可上九天揽月”变为现实,让中国跻身世界航天强国,你的名字在深空绽放!
孙泽洲
2019年1月3日,我国“嫦娥四号”探测器成功着陆月球背面。在1月11日,“嫦娥”和“玉兔”在月球背面完成互拍。照片一出,在世界上引起了很大反响。它俩胸前的五星红旗,也是迄今唯一在月球背面“闪耀”的国旗。这是我们在2019年9月1日晚八点在《开学第一课》上看到的画面。你知道吗?为了中国的“深空”事业,有一个人正带领着他的团队,二十年如一日,坚守在自己的岗位上——
孙泽洲,我国深空探测航天器设计领域专家和学术带头人,长期致力于深空探测领域研究和工程实践。创新突破月球软着陆和月面巡视核心关键技术,主持设计的“嫦娥三号”探测器,实现了我国首次月面软着陆和巡视勘查,为我国深空探测领域的发展做出了突出贡献,现任嫦娥四号探测器总设计师、火星探测器总设计师。
從“嫦娥一号”发射成功开创我国航天第三 个里程碑,到“嫦娥三号”完美的落月之旅,再到接过中国火星探测任务的大旗,从距离地球38万公里的月球拓展到4亿公里远的火星,孙泽洲和他带领的团队一步一个脚印,迈出中国深空探测一连串雄浑的足音。
因“嫦娥”与“深空”结缘
孙泽洲与“嫦娥”真正结缘始于2001年,那一年,“嫦娥”进入了为期三年的可行性论证阶段,当时他正值“而立之年”。他开始参与绕月探测工程的前期论证,并负责星载测控系统和卫星总体论证工作。
在叶培建总师的领导和指导下,孙泽洲组织完成了总体方案论证工作,有效地将东方红三号卫星平台,中国资源一号卫星和中国资源二号卫星的技术成果进行融合和应用,结合技术创新和攻关,合理地确定了总体设计方案,为嫦娥一号卫星能在三年内完成研制工作奠定了良好基础。
面对环月探测任务的新问题和新挑战,孙泽洲不分昼夜地与数据和资料打起了交道,并积极主动地与专家沟通,击败了一个又一个“拦路虎”,先后组织完成轨道设计、热控设计、测控设计、供配电设计、月食方案设计和定向天线攻关等一系列工作。
特别是在卫星总体设计过程中,孙泽洲大胆创新,采用系统工程的方法进行综合设计,提出了利用数管功能实现热控功能控制和电源管理等设计思路,大大提高了系统可靠性。在测控设计过程中,创造性地设计了我国首个深空探测测控数传星载系统,解决了月球探测卫星40万公里远距离地月测控通信的设计难题;在月食方案设计过程中,有效解决了长时间阴影对卫星的安全影响……
随着一个个技术难点被突破,孙泽洲对“嫦娥”也有了更为系统和全面的了解。“仿佛一个探险的人走入了大山,看到了更多更广阔的风景”,孙泽洲如是说。而这些在嫦娥一号研制过程中的“摸爬滚打”为他日后承担深空探测更重要的重任打下了良好基础。
接过“中国探月”接力棒
孙泽洲总设计师曾说,执行嫦娥一号任务时,跟着叶培建院士干好比“背靠大树”,自己做了总师才知道身上责任的分量。
2008年,年仅38岁的孙泽洲被任命为嫦娥三号探测器系统总设计师。“月球表面地形地貌的不确定性、任务中多个关键动作和环节必须万无一失。嫦娥三号任务要求决定了总体优化设计难,推进系统研制难,着陆器的制导、导航与控制难,着陆缓冲分系统研制难,热控分系统研制难,巡视器移动难,巡视器自主导航控制与遥操难……”孙泽洲总设计师一连串说了好几个“难”,足见刚一“接棒”的他压力巨大。
然而,有难度才会有动力。为了消除不确定性,孙泽洲率领研制人员建立了包括月表地形地貌模型、月尘模型在内的多个模型,通过系统仿真进行初步分析与设计。特别设计了模拟地球六分之一重力状态下的各种试验,模拟软着陆冲击、月面移动试验中的月壤、光照环境。在机构等性能试验中,模拟月尘环境、舱外设备月夜储存环境等,并根据试验结果进行再分析,通过对薄弱环节的不断改进,逐步提高了嫦娥三号的可靠性。
有风险才会有担当。一般卫星的新研产品和新技术只有20%~30%,而“嫦娥三号”新研产品和新技术却占到了80%,特别是12分钟软着陆过程完全是靠探测器自主完成的。为此,孙泽洲总师带领研制人员进行了上万次数学仿真、成百上千次桌面联试以及模拟月球重力环境和月表地形地貌等多次大型地面试验,他始终站在研制的最前沿。
一面飞“月球”一面奔“火星”
中国火星探测任务和嫦娥四号探测器任务分别正式立项,孙泽洲被任命为两大探测器的“双料”总设计师,开始了一面飞“月球”一面奔“火星”的“超常”职业生涯。
“‘嫦娥四号任务是实现月球背面软着陆和自动巡视勘察。”孙泽洲介绍说。虽然有“嫦娥三号”的技术基础,但是“嫦娥四号”有许多新研设备,有些还需要全新研制,而且在月球背面实现软着陆,未知因素和各种风险非常高,设计难度非常大。
同时,还需要新研制和发射一颗中继卫星,在地月拉格朗日L2点(位于日地连线上、地球外侧约150万公里处)为月球背面的着陆器、巡视器与地球之间搭建一条通信的纽带。
自20世纪60年代以来,国际上已经实施了42次火星探测任务,成功率仅为52%。“我们这次火星探测任务最核心、最困难的地方,就是探测器进入火星大气后,气动外形和降落伞减速的过程,只有一次机会,必须确保成功。”对于“探火”任务,孙泽洲有着冷静而清晰的认识。
目前,他正带领设计师们争分夺秒开展各项关键技术攻关。“研制过程中,团队要特别关注关键技术,确保关键技术见底;特别关注重大过程,确保风险识别控制到位;特别关注重大保障条件建设,确保充分试验验证,而做好这些工作的前提则是确保责任落实。”他说。
对此,他再次动情地回忆起曾经在母校南京航空航天大学演讲中说过的一句话,“当我成为总师的时候,也要像叶院士一样成为一棵‘大树,遇到困难时,首先把责任承担起来。”
这就是中国嫦娥四号探测器、火星探测器总设计师孙泽洲最朴素、最本真的写照。过去二十几个春秋和未来漫长的岁月,他将自己的光荣和梦想与星辰深空紧紧相连,迈出一步步坚实而深厚的足迹。
(宋 词/供稿)
不久的将来,对于木星,甚至更远的土星、天王星等,我相信我们的航天器也能近距离接触,获得更多数据,来实现我们的航天梦,同时也是为人类认知宇宙和世界贡献中国力量。
——孙泽州