嫦娥五号总设计师杨孟飞，向月高飞

正裕

杨孟飞

2021年2月22日上午，习近平总书记在人民大会堂会见探月工程“嫦娥五号”任务参研参试人员代表并参观月球样品和探月工程成果展览，充分肯定其取得的成就。作为“嫦娥五号”系统的总指挥、总设计师，中科院院士杨孟飞激动万分，深受鼓舞……

结缘计算科学

1962年，杨孟飞出生于湖南湘阴。父亲是村里的会计，常年拨拉算盘珠，噼里啪啦的声响将杨孟飞也熏陶成了打算盘的高手。从此，杨孟飞和“计算”结下了不解之缘。

恢复高考后，杨孟飞顺利考上了西北电讯工程学院（今西安电子科技大学）。出于对数字计算的浓厚兴趣，他选择了钟爱的计算机专业。那时候，计算机科学刚刚被引进至国内，许多人还很陌生。对于杨孟飞来说，有机会去研究这样先进的技术是一种莫大的幸福。自从他开始广泛涉猎计算机书籍，美国计算机领域的重要人物高德纳（Donald E. Knuth）就成了他崇拜的偶像。计算机让杨孟飞着迷，大学毕业后，他决定继续深造，考取了中国空间技术研究院（航天五院）计算机应用专业的硕士研究生。

痴迷加勤奋，从本科到硕士的七年，杨孟飞打下了扎实的基础。凭借在专业技术领域深厚的功底，他在卫星姿态和轨道控制计算机研制方面的出色才能很快显现出来。工作仅七年就破格晋升为“小高工”的杨孟飞第一次来到卫星发射场。他在我国新一代返回式卫星控制系统上设计的“三机冗余TMR/S可变结构高可靠控制计算机容错方案”将要在实践中得到检验。这个方案已经进行过大量分析、计算，又通过了原理样机的实验。作为一名卫星研制领域的“新兵”，他对自己的方案信心十足。

1992年8月9日，“长征二号丁”火箭首次发射，成功将我国第13颗返回式遥感卫星顺利送入预定轨道。这也证实了杨孟飞的“采用软硬件结合手段实现的三机可变结构的容错系统”，具有瞬时故障处理和恢复能力，以及方案先进、稳定性强等特点。简单来说，三机容错技术就是三台机器共同工作，互为备份，又具有自检功能。成功发射并返回后，杨孟飞兴奋异常。他的付出，为中国航天事业解决了又一难题，令现场专家刮目相看。因此，杨孟飞获得了部级科技进步一等奖。

引科技界瞩目

太空探索是国际科技尖端领域，国际上对我国的技术封锁可谓滴水不漏。1999年7月“神舟一号”飞船发射前的准备工作，使杨孟飞真正体会到了航天科研工作者的紧张与焦灼。飞船研制八大分系统中，制导导航与控制是技术难度最高、最关键的分系统之一，直接决定着飞船试验任务的成败。杨孟飞的任务正是要确保神舟号试验飞船制导导航与控制系统的正常运转，使飞船按指令在太空飞行并按要求返回地面。

如何确保飞船在空间辐照、温度、振动等恶劣环境中且不可维修的情况下可靠稳定地运行，一直是国际航天界的难题。杨孟飛将前期研制的“三机容错技术”用于神舟一号飞船。他提出方法实现了我国空间首台强实时高可靠三模冗余/单模变结构控制计算机容错系统结构。同时，杨孟飞的“三机热备份加一机冷备份的混成容错”方法，也满足了我国神舟飞船双故障情况下可靠安全运行的需求。

在执行任务的4个月里，杨孟飞白天和专家们一起分析故障原因，晚上伏在计算机前排除故障。他的双手总是不停地在键盘上敲击、修改、计算……一遍又一遍，直到出现满意的结果，休息成了一件奢侈的事。1999年11月20日，神舟一号飞船实现了成功发射，举国上下无不振奋，21个小时后返回舱安全返回地面，杨孟飞高度紧张的神经终于松弛了下来。

神舟一号发射成功，引发全球关注，杨孟飞成为科技界瞩目的人物。此后，他在神舟三号制导导航控制系统的研制过程中，为解决实时性以及计算量大的问题，又一次发挥了他卓越的才智。他进一步提高了系统的安全性与可靠性，使系统的主要技术指标达到或超过了国外同类产品水平，为神舟三号乃至神舟五号的发射成功又立新功……

 十年铸器

为在探月工程中实现新的突破，2011年，国家对“嫦娥五号”正式立项，主要任务是实现无人采样返回。很快，航天五院副院长杨孟飞接到命令，由他出任嫦娥五号探测器的总指挥、总设计师，一大批怀揣梦想的青年才俊加入这支探月先锋队，开始了长达十年的奔跑。

嫦娥五号是我国迄今为止系统最复杂、技术难度最大的航天工程，其任务将突破月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接与样品转移、地球大气高速再入等关键技术，实现探月工程“绕、落、回”三步走任务目标，意义重大。杨孟飞深感压力。

嫦娥五号由轨道器、返回器、着陆器和上升器组成，分为15个分系统，杨孟飞认为，方案阶段一定要先做系统设计。让探测器系统副总指挥张高印象深刻的是，杨孟飞经常会提到“三个见底”，即方案阶段，技术要见底;初样阶段，产品要见底;正样阶段，过程要见底。简言之，所有的研制过程是要基于前期的方案、产品，一定要实现过程受控。

为确保嫦娥五号探测器顺利返回，杨孟飞绞尽脑汁，提出了空间飞行器月地高速再入返回系统的方法。通过这种方式，探测器突破了月地高速半弹道跳跃式再入返回的关键技术，实现我国首次再入速度达每秒11千米的月地安全准确返回，为嫦娥五号采集月壤返回提供了理论和技术支撑，后被评为我国十大科技进展之首。2014年11月1日，再入返回飞行试验器在内蒙古预定区域顺利着陆，试验获得圆满成功。科研人员获得了高速再入返回地球的相关轨道设计、气动、热防护、制导导航与控制等关键技术数据。中国成为继苏联和美国之后，第三个成功实施航天器从月球轨道重返地面的国家。众人拥着杨孟飞欢呼雀跃。历经了各种大考，2017年1月，嫦娥五号具备了出厂条件。

然而，天有不测风云。长五遥二火箭发射失利后进入了漫长的归零期。嫦娥五号预定发射日期一变再变，从最早计划的2017年年底到2019年，直至2020年。在漫长的等待中，嫦娥五号何去何从？一时间，队伍里有人显得迷茫。探测器大概已经加电测了两千多个小时了。综合考虑后，杨孟飞率团队决定采取充入氮气整体贮存的方案。这种做法在先前的航天器中也有应用，但是像这样规模的整器贮存还是第一次。产品贮存之后，作为嫦娥五号的当家人，杨孟飞要求团队成员坚定信念，耐心等待，“嫦娥五号总有发射的一天！”2020年11月24日，嫦娥五号带着使命奔向月球，举国欢腾，对于杨孟飞和参研人员来说，悬在心头的石头终于落地。

杨孟飞于2015年7月当选国际宇航科学院终身院士，2017年11月当选中国科学院院士。他攻克航天领域多项尖端技术，创造国内多个第一并获奖无数，引领中国航天崛起。嫦娥五号圆满收官，对杨孟飞来说只是完成了一项任务，他将继续为中国的航天事业贡献力量。

编辑 文心