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张荣桥:为人类认知宇宙贡献中国力量

2023-05-10卢伊

风流一代·经典文摘 2023年2期
关键词:火星车天问火星

卢伊

张荣桥永远忘不掉一年多前的那个清晨。

2021年5月15日凌晨,在距地球3.2亿公里外的火星轨道,天问一号着陆巡视器与环绕器分离后,按照预定的轨迹,进入火星大气层。着陆巡视器展开配平翼,一系列的动作之后,着陆平台缓缓降落。着陆平台在跨越“黑色九分钟”后,于7时18分稳稳落在火星乌托邦预选着陆区。中国首次火星探测任务着陆火星成功了。他事后回忆这一瞬间,只留下12个字:“不能自已,流下泪水,有甜有咸。”

2022年7月16日,张荣桥获评“2021—2022影响世界华人大奖”,表彰其作为中国首次火星探测任务工程总设计师,在世界科学研究领域做出的卓越贡献。

第一次去火星,应该怎么走

步入航天领域,始于机缘巧合。

张荣桥出生于安徽祁门县,当年填报高考志愿时,老师给了他两个字的建议:“偏”,找偏远地区的高校,“冷”,选冷门的专业,这样录取概率更大。因此,他选择了西北电讯工程学院(今为西安电子科技大学)电磁场与微波技术专业。

1988年本科毕业后,张荣桥进入中国空间技术研究院继续深造。毕业后,他留在中国空间技术研究院工作,一干就是13年,主要从事卫星测控和遥感信息处理方面的工作,后加入探月工程团队,曾担任探月工程副总设计师。

2010年,随着中国提出火星探测设想,张荣桥根据组织安排,开始从事该工程的规划论证和立项工作。工作之初,他对这项工作的描述就两个词:难,重要。

难。火星一度被航天界称为“航天器的墓地”。目前,国际上47次火星探测任务中,仅25次成功或部分成功,工程实施难度不言而喻。

重要。开展深空探测不仅有助于人类了解太阳系和生命起源与演化规律,推动社会经济发展和人类文明的持续进步,也是国家综合国力和创新能力的体现。

第一次去火星,应该怎么走?这是论证阶段花力气最多、争议最大的一个问题。

当时,项目组深知火星探测的难度,曾考虑采取类似探月工程“绕、落、回”三步走的方案,这样风险相对较小,稳扎稳打。

“但我们还是心有不甘。”张荣桥说,“中国火星探测起步晚,与国外存在一定差距,但随着我国成功实施载人航天和探月工程,为火星探测提供了一定的技术和设备基础,我们不能只考虑风险,我们要有担当精神和攻坚克难的勇气。这是我们几代中国航天人的梦想,也是我国航天事业发展的一个必然选择。”

经过长时间的思想碰撞,专家们终于达成共识:我们“伸伸手、踮踮脚”,一步实现“绕、着、巡”的风险是可控的。

不过,这也意味着研制难度和风险加大,即失败的可能性增加,这些都变成了研制人员的压力。面对巨大挑战,工程团队在项目初期就做好计划,对技术方案进行反复设计确认,并开展了大量地面试验验证工作。

三个目标,过程决定结果

论证完成后,2014年9月,中国首次火星探测任务进入先期研制阶段,两年后正式立项。早在那时,就已定好发射时间:2020年7月下旬。

这不仅因为时值火星探测发射窗口期,更想赶在中国迎来第一个百年之际,让中国的机器人在火星表面巡视。

受天体运行规律和技术的约束,每隔26个月才有一次发射窗口期,每次大约半个月,每天约30分钟。一旦错过,发射就要推迟26个月。原定于2020年发射的欧空局和俄罗斯的联合火星探测项目,就因技术原因和疫情影响无奈延期。

突如其来的新冠疫情给原本紧张的研制周期带来巨大阻力。“我们的工程研制人员面对疫情带来的严重困难,勇于担当,在各级政府和有关单位的大力协同、周密安排之下,克服疫情对任务实施的不利影响,实现按计划准时成功发射。”张荣桥说。

2020年7月23日,长征5号运载火箭搭载着天问一号探测器驶入星空,经过202天的星际飞行和93天的火星环绕与着陆区详查,综合获取到关于着陆区的各种信息后,张荣桥对着陆任务充满信心。

相比成功着陆的结果,张荣桥更关注过程,因为过程决定结果。为此,他们从研制伊始,就始终保持战战兢兢、如履薄冰、如临深渊的态度做好各项工作。如针对火星大气稀薄且具有不确定性,工程人员研发了气动外形减速技术,确保着陆巡视器在着陆过程中保持稳定姿态并高效减速;为适应火星复杂地形,他们为火星车设计了六轮独立驱动的主动悬架结构系统,此外在碳化硅车轮上还有“中”字形的浮雕,既能用于标记行驶里程,又能在火星表面留下中国印记。

“只要过程到位了,结果在我们心里就是有底的。”2021年5月15日,天问一号探测器平稳降落在火星乌托邦平原南部预选着陆区,整个过程“像教科书那样精准和顺畅”。2021年5月22日,“祝融号”火星车驶离着陆平台,正式踏上火星大地,开启巡视探测之旅。由此,中国首次火星探测任务一次实现火星“环绕、着陆、巡视”三大目标,探测工程取得圆满成功,迈出了中国行星探测征程的重要一步。

截至目前,“祝融号”火星车已开展超过300个火星日的探险之旅,不仅传回大量科学探测数据,还与欧空局“火星快车”轨道器开展了在轨中继通信试验。

中国速度,开启航天新征程

2021年12月15日,张荣桥入选《自然》杂志“影响2021年科学事件的十位人物”,是当年榜单上唯一的中国人。2022年7月,他亦获颁“世界因你而美丽——2021—2022影响世界华人盛典”大奖。

“这不是我个人多么出色多么优秀,而是大家对天问一号任务给予了高度的认同,我作为工程总设计师只是做了我应该做的事情。”相比个人荣誉,张荣桥更将此视为对工程背后的五大系统、上千家研制单位、数万名科技工作者十年工作的肯定。

曾有人问他,如果要给中国首次火星探测任务打分,你会打多少分?张荣桥说:“若从研制要求来看,我们交了100分考卷,但在卷子之外,我们还可以做得更好。”有人认为这是一种谦逊之姿,也有人觉得此话颇有完美主义的味道,但张荣桥并不认同,他一直坚持实事求是、严谨务实的科学态度,精益求精是他的一贯作风。

如今,随着火星北半球进入冬季,太阳光照强度逐渐减弱,夜间气温降至零下100摄氏度以下,着陆区还出现了沙尘天气,“祝融号”火星车开始进入休眠模式,等待年底火星北半球冬去春来时,再将火星车唤醒重启。

天问一号开启了中国行星探测新征程。按照中国行星探测工程的整体规划,中国将以火星探测为主线,在2030年前后,陆续开展小行星探测、火星取样返回和木星系探测等任务。

“人类迄今还没有实现火星取样返回,对我们来讲挑战巨大。”张荣桥说。

曾有科学家称,火星取样返回是可以与阿波罗登月相媲美的人类科技创举。张荣桥认为,中国行星探测工程发展规划是环环相扣的,天问一号火星探测任务已实现了火星到达和着陆巡视,天问二号小行星探测器将开展从地外天体采样返回技术,而这些,都将成为天问三号火星取样返回重要环节的先期验证。中国航天人将以中国速度,不断续写中国行星探测的新高度。

天问一号着陆火星那天,张荣桥落泪的视频在网上被“刷屏”,他一头白發,脚穿朴素的布鞋,身后是写满数据的黑板,这一场景让无数网友湿了眼眶。大家说:一头白发,一双布鞋,撑起一个国家的希望。

(摘自《时代邮刊》2022年第9期)

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