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月壤歸來(lái),離不開這次21秒的“空中接力”

2024-07-03 07:53:29

來(lái)源:人民日?qǐng)?bào)

  6月25日14時(shí)7分,嫦娥六號(hào)返回器攜帶來(lái)自月背的月球樣品安全著陸在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域,標(biāo)志著探月工程嫦娥六號(hào)任務(wù)取得圓滿成功。自發(fā)射到返回的53天里,嫦娥六號(hào)經(jīng)歷了11個(gè)飛行階段,突破了月球逆行軌道設(shè)計(jì)與控制、月背智能快速采樣、月背起飛上升等關(guān)鍵技術(shù),首次獲取月背的月球樣品并順利返回,這是我國(guó)建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)取得的又一標(biāo)志性成果。

  蟾宮再折桂的背后,離不開來(lái)自不同系統(tǒng)科研團(tuán)隊(duì)的協(xié)力攻關(guān)。日前,本報(bào)記者走進(jìn)相關(guān)科研單位,分別采訪嫦娥六號(hào)工程總體團(tuán)隊(duì)、軌道器團(tuán)隊(duì)、探測(cè)器團(tuán)隊(duì)、有效載荷分系統(tǒng)周昌義團(tuán)隊(duì),記錄他們矢志創(chuàng)新、砥礪攻關(guān)的生動(dòng)故事。

  ——編 者

  探月與航天工程中心嫦娥六號(hào)工程總體團(tuán)隊(duì)

  提升總體設(shè)計(jì)和驗(yàn)證能力

  本報(bào)記者 喻思南

  嫦娥六號(hào)任務(wù)包括探測(cè)器、火箭、測(cè)控等五大系統(tǒng),歷經(jīng)11個(gè)飛行階段,工作模式復(fù)雜、飛控事件密集,一環(huán)扣一環(huán),任何一個(gè)環(huán)節(jié)都不能有絲毫差錯(cuò)。嫦娥六號(hào)任務(wù)副總設(shè)計(jì)師王瓊所在的工程總體團(tuán)隊(duì),負(fù)責(zé)工程的系統(tǒng)論證、總體設(shè)計(jì)和組織實(shí)施,同時(shí)還要隨時(shí)應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。“我們是工程實(shí)施的‘潤(rùn)滑劑’,一切工作都是為了保障此次探月任務(wù)像精密儀器一樣運(yùn)轉(zhuǎn)。”王瓊說(shuō)。

  嫦娥六號(hào)任務(wù)首先面臨的挑戰(zhàn)是:探測(cè)器多年之前已經(jīng)生產(chǎn)好,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期貯存,能否滿足工程要求?對(duì)此,工程總體團(tuán)隊(duì)和探測(cè)器團(tuán)隊(duì),共同研究確定了超期服役、需要更換的部件,對(duì)于無(wú)需更換的關(guān)鍵部件,進(jìn)行了嚴(yán)格的壽命驗(yàn)證工作。

  與嫦娥五號(hào)任務(wù)不同,嫦娥六號(hào)在月背著陸采樣,需要在鵲橋二號(hào)中繼星的支持下開展工作。然而,需要中繼星支持的目標(biāo)很多,測(cè)控資源如何調(diào)配優(yōu)化,工作程序怎樣安排,精度能否達(dá)到要求?

  “必須及早開始全景式分析,識(shí)別、化解風(fēng)險(xiǎn)?!蓖醐偦貞洠谌蝿?wù)開始階段,工程總體團(tuán)隊(duì)就帶領(lǐng)各系統(tǒng),開展了全過(guò)程任務(wù)鏈分析,逐一剖析每個(gè)飛行階段的關(guān)鍵動(dòng)作、協(xié)同要求和所需資源,及時(shí)提出工程方案。為了研究這一個(gè)專題,前后經(jīng)歷了2個(gè)月,開了10多次專題會(huì)議。

  國(guó)際合作是嫦娥六號(hào)任務(wù)的一大特色。本次任務(wù)搭載了4個(gè)國(guó)際載荷。國(guó)際載荷設(shè)備狀態(tài)多、接口和流程復(fù)雜,確保國(guó)際合作項(xiàng)目進(jìn)度、控制質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等難題又?jǐn)[在團(tuán)隊(duì)面前。為此,團(tuán)隊(duì)一方面組織明確了國(guó)際載荷從設(shè)備交付、集成測(cè)試、在軌工作到數(shù)據(jù)接收與交換的全流程工作方案,制定各環(huán)節(jié)的規(guī)范化要求;另一方面建立聯(lián)合工作組,及時(shí)協(xié)調(diào)技術(shù)和管理方面的問(wèn)題?!皣?guó)際合作伙伴都對(duì)本次國(guó)際合作表示很滿意?!蓖醐傉f(shuō)。

  “我國(guó)探月工程取得成功,關(guān)鍵在于規(guī)劃了一張好的藍(lán)圖,并認(rèn)真仔細(xì)地將這張藍(lán)圖繪到底。”王瓊表示,未來(lái),團(tuán)隊(duì)既要苦練內(nèi)功,提升工程總體設(shè)計(jì)和驗(yàn)證能力,又要放眼世界,加強(qiáng)國(guó)際性重大航天工程的組織、管理和協(xié)調(diào)能力,為月球探測(cè)事業(yè)作出更多貢獻(xiàn)。

  中國(guó)航天科技集團(tuán)八院嫦娥六號(hào)軌道器團(tuán)隊(duì)

  “空中接力”護(hù)送月壤歸來(lái)

  本報(bào)記者 劉詩(shī)瑤

  這場(chǎng)遠(yuǎn)赴月球的探索之旅,嫦娥六號(hào)探測(cè)器的著陸器、上升器、軌道器、返回器分別承擔(dān)著不同的任務(wù)。其中,由中國(guó)航天科技集團(tuán)八院(以下簡(jiǎn)稱“八院”)抓總研制的軌道器,在相距38萬(wàn)公里的地月之間完成月球樣品的“空中接力”。

  軌道器既要承載各器進(jìn)入月球軌道、護(hù)送月背采樣,還要在月球軌道進(jìn)行交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移,穩(wěn)妥地完成月壤樣品的“接收”“裝箱”,并安全將其運(yùn)回地球。其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,就是將上升器中裝有月球樣品的容器,轉(zhuǎn)移到軌道器中的返回艙內(nèi)。

  八院嫦娥六號(hào)試驗(yàn)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)張玉花介紹,完成月背采樣后,上升器從月面起飛,在進(jìn)入環(huán)月軌道后與早已繞月飛行的軌道器相遇。如果采用載人航天工程中的撞擊式對(duì)接,那么僅有軌道器1/5重量的上升器將面臨被撞飛的風(fēng)險(xiǎn)。為了確保對(duì)接順利,科研人員決定讓軌道器采用抓捕式對(duì)接的方式,通過(guò)抱爪式對(duì)接機(jī)構(gòu)(類似人們手握棍子的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)兩器的緊密連接),配合采用連桿棘爪式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu),確保月球樣品容器的可靠轉(zhuǎn)移。

  對(duì)于在軌高速運(yùn)行的軌道器和上升器來(lái)說(shuō),抓捕式對(duì)接的機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)瞬即逝。本次任務(wù),兩器對(duì)接21秒內(nèi)完成:1秒捕獲,10秒校正,10秒鎖緊,38萬(wàn)公里之外,動(dòng)作一氣呵成,兩器完美對(duì)接。

  在任務(wù)準(zhǔn)備階段,為了解決軌道器高承載與輕量化的矛盾,八院研制團(tuán)隊(duì)突破了大承載復(fù)雜構(gòu)型輕量化結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù);為了保證探測(cè)器6次分離順利完成,科研人員攻克了連接解鎖與分離關(guān)鍵技術(shù);針對(duì)軌道器逆行軌道的飛行需求,團(tuán)隊(duì)還開展了熱控、能源等專業(yè)的復(fù)核復(fù)算,確保任務(wù)萬(wàn)無(wú)一失……

  九天攬?jiān)滦呛娱?,首次月背采樣回?;貞浧疰隙鹆?hào)任務(wù)的種種,八院軌道器團(tuán)隊(duì)成員感慨良多:有上會(huì)報(bào)告時(shí)的緊張,有通宵達(dá)旦測(cè)試時(shí)的疲憊,更有火箭起飛瞬間的激動(dòng)和型號(hào)成功時(shí)的歡呼。團(tuán)隊(duì)成員劉志強(qiáng)表示:“我們用產(chǎn)品的確定性應(yīng)對(duì)所有不確定性、用細(xì)致入微保障千余條指令的正確性、用滿腔熱情化解壓力與疲勞,才換來(lái)最終的成功?!?/p>

  中國(guó)航天科技集團(tuán)五院嫦娥六號(hào)探測(cè)器團(tuán)隊(duì)

  在月背留下中國(guó)印記

  劉詩(shī)瑤 張國(guó)航

  嫦娥六號(hào)探測(cè)器在月球背面進(jìn)行表取采樣時(shí),留下的圖案形似漢字“中”,引發(fā)了網(wǎng)友的熱議。

  為了確保能在月背順利“挖土”,嫦娥六號(hào)探測(cè)器采用表鉆結(jié)合、多點(diǎn)采樣的方式。背后負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的團(tuán)隊(duì),來(lái)自中國(guó)航天科技集團(tuán)五院(以下簡(jiǎn)稱“五院”)。

  “月背采樣是本次任務(wù)的一個(gè)重點(diǎn)?!辨隙鹆?hào)著陸后,科研人員按照傳回的畫面和數(shù)據(jù)小心翼翼開始操作?!氨M管此前預(yù)想了各種可能的工況,但實(shí)操時(shí)仍然十分緊張,擔(dān)心出現(xiàn)差錯(cuò)?!眳⑴c表取采樣工作的團(tuán)隊(duì)成員介紹。

  實(shí)際任務(wù)過(guò)程很順利?!版隙鹆?hào)落點(diǎn)選得好、落得好,非常易于采挖?!币幻麍F(tuán)隊(duì)成員介紹,為了確保任務(wù)成功,團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的地面試驗(yàn)。當(dāng)任務(wù)完成時(shí),“中”字逐漸顯現(xiàn),待國(guó)旗完全展開,一名隊(duì)員興奮地說(shuō):“你們看!五星紅旗的展開位置,正好就在這個(gè)‘中’字圖案的上方!”

  盡管嫦娥六號(hào)任務(wù)過(guò)程與嫦娥五號(hào)類似,但仍面臨不少新難題。

  為此,五院嫦娥六號(hào)探測(cè)器團(tuán)隊(duì)投入了大量精力,做了許多技術(shù)改進(jìn):比如實(shí)現(xiàn)對(duì)嫦娥六號(hào)機(jī)械臂的精細(xì)控制,能做到“指哪兒挖哪兒、讓挖多深挖多深”;為了讓嫦娥六號(hào)能夠穩(wěn)穩(wěn)著陸月背,團(tuán)隊(duì)利用以往型號(hào)遙感數(shù)據(jù),對(duì)著陸區(qū)復(fù)雜地形地貌情況進(jìn)行深入分析與確認(rèn),進(jìn)一步降低著陸風(fēng)險(xiǎn),保證選址區(qū)域分析完備、選址約束考慮全面、選址結(jié)果可信可用;為適應(yīng)月背著陸,針對(duì)月面工作過(guò)程中定向天線對(duì)中繼星指向跟蹤的新需求,科研人員開展了多方案比較和仿真驗(yàn)證,在短時(shí)間內(nèi),突破了月背雙定向天線對(duì)中繼星自主跟蹤控制關(guān)鍵技術(shù)……團(tuán)隊(duì)成員夜以繼日地開展研究和驗(yàn)證,解決了一個(gè)個(gè)技術(shù)難題。

  事實(shí)證明,我國(guó)探月任務(wù)的扎實(shí)推進(jìn),是努力拼搏、持續(xù)創(chuàng)新的結(jié)果。在五院研制隊(duì)伍人員身上,全力攻關(guān)、勇攀高峰的信念堅(jiān)如磐石,技術(shù)上追求卓越、質(zhì)量管理上追求高標(biāo)準(zhǔn)的思路一以貫之。

  在嫦娥六號(hào)任務(wù)地面驗(yàn)證區(qū),有一塊展板十分醒目,上面寫著“追逐夢(mèng)想、勇于探索、協(xié)同攻堅(jiān)、合作共贏”,這正是這支探月隊(duì)伍的真實(shí)寫照,也將激勵(lì)他們繼續(xù)前行。

  嫦娥六號(hào)任務(wù)有效載荷分系統(tǒng)周昌義團(tuán)隊(duì)

  用玄武巖纖維“織”出“中國(guó)紅”

  本報(bào)記者 喻思南

  按照工程計(jì)劃,完成月球表面無(wú)人自主采樣后,嫦娥六號(hào)著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面展開。此時(shí),38萬(wàn)公里外,北京航天飛行控制中心的周昌義,雙眼緊盯著電腦屏幕,非常激動(dòng)……

  周昌義是中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員、嫦娥六號(hào)探測(cè)器有效載荷分系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師。這次任務(wù)中的國(guó)旗展示是有效載荷分系統(tǒng)的任務(wù)之一。測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)信息顯示,全景相機(jī)對(duì)準(zhǔn)了國(guó)旗并開啟了動(dòng)態(tài)攝像模式,國(guó)旗展開指令已發(fā)出,但屏幕上卻遲遲沒有看到國(guó)旗畫面。

  “會(huì)不會(huì)沒有展開?”周昌義高度緊張。工作人員不斷刷新系統(tǒng),幾分鐘后,終于在屏幕上看到了國(guó)旗展開的畫面。原來(lái)是動(dòng)態(tài)攝像數(shù)據(jù)量大,北京航天飛行控制中心接收稍有延時(shí)。

  那一刻,周昌義激動(dòng)不已,心里的一塊石頭也終于落了地。

  作為嫦娥五號(hào)的備份,嫦娥六號(hào)探測(cè)器在2017年就生產(chǎn)出來(lái)了,做出重大改動(dòng)的可能性較低。2023年初,武漢紡織大學(xué)徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊(duì)找到周昌義,提出用玄武巖纖維制造月面國(guó)旗的想法。玄武巖纖維的旗面更平整、視覺效果好,還耐高溫、耐低溫、耐輻射,考慮到這些優(yōu)點(diǎn),為了更好的效果,周昌義覺得值得嘗試。

  然而,放棄已經(jīng)在嫦娥五號(hào)上試驗(yàn)成功的方案,改用玄武巖纖維新旗面,如果出現(xiàn)在軌無(wú)法展開或者展示效果不佳等問(wèn)題怎么辦?周昌義和月面國(guó)旗研制團(tuán)隊(duì)必須進(jìn)行大量試驗(yàn),降低這些風(fēng)險(xiǎn)。

  為驗(yàn)證月球表面復(fù)雜環(huán)境下玄武巖纖維新旗面國(guó)旗的性能,科研團(tuán)隊(duì)對(duì)國(guó)旗樣品進(jìn)行低溫存儲(chǔ)、低溫?zé)嵫h(huán)和熱真空等試驗(yàn)。在月面展示國(guó)旗,若陽(yáng)光被遮擋,照出的旗面會(huì)是黑的,影響展示效果。研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)計(jì)算分析和地面外場(chǎng)試驗(yàn),驗(yàn)證了國(guó)旗成像效果,給出了在月面拍照的最佳時(shí)間?!巴ㄟ^(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證,我們拿出了翔實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù),最終用玄武巖纖維‘織’出的‘中國(guó)紅’在月背實(shí)現(xiàn)精彩展示?!敝懿x說(shuō)。

  除了國(guó)旗展示系統(tǒng),嫦娥六號(hào)探測(cè)器還配置了6種設(shè)備,周昌義團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)對(duì)分系統(tǒng)各單機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格的壽命評(píng)估等。最終,分系統(tǒng)經(jīng)受住了嫦娥六號(hào)任務(wù)的各項(xiàng)挑戰(zhàn)。

  來(lái)源:人民日?qǐng)?bào)

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