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“探月第一落”背后的艰辛
发布日期:2013-12-16     来源:新华网

迄今全球共实施129次探月,成功率为51%。着陆月球,前苏联和美国也是多次尝试后才成功。14日晚,嫦娥三号的成功着陆,让世界再次看到中国航天的实力。“探月第一落”成绩固然可喜,但走近中国航天科技集团嫦娥三号研制团队,却发现背后诸多艰辛。

谈起嫦娥三号的创新与研制难度,探月工程副总设计师于登云总结为“四新”,即技术新、产品新、平台新、环境新;“两多”,即关键技术多、配套单位多;“两难”,即技术攻关难、试验验证难;“一紧”,即研制时间紧。虽是寥寥数语,却高度概括了任务的种种艰辛。

嫦娥三号总指挥张廷新介绍,这次探月的任务一是实施月面软着陆,二是实施月面巡视勘察。这两大任务要求嫦娥三号必须攻克多项关键技术,包括月面软着陆、两器分离、月地间遥操作、月夜生存、测控通信及地面试验等。他介绍,嫦娥三号的新研产品所占比例高达80%,而一般卫星只有20%—30%,这无疑使研制的难度陡增。同时,参与单机研制的单位有230多家,这还不包括多家参与合作的高校,因此综合管理、协调的难度也相当大。

与嫦娥二号、嫦娥一号相比,嫦娥三号的技术跨度大、设计约束多。探测器由着陆器和巡视器两部分组成。从某种意义上讲,探测器相当于两颗卫星。着陆器包含11个分系统,其中,着陆缓冲分系统是基于软着陆任务需求而新增的一个分系统;巡视器包含8个分系统。其中,移动分系统最具特色,该系统是为了实现月面巡视这一特殊任务而配置的。这两个分系统是其他航天器所不具备的。

“嫦娥三号的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作难……”

嫦娥三号总设计师孙泽洲口中的“难”,涉及嫦娥三号各个分系统,因为所有系统的继承性都不强,大多需要从零开始设计研制,而其后的研制、试验、验证等过程更是充满了挫折。

以设计为例,研制人员虽然对着陆冲击等研究形成明确结论,但着陆点的月面情况到底是什么样的、着陆时冲起的月尘会不会对任务的实施产生负面影响,都存在不确定性。

为了消除不确定性,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。研制人员还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,并根据试验标准进行再分析,通过对薄弱环节的不断改进,逐步提高嫦娥三号的性能。

就拿选择试验地点来讲,经过多方考证,试验队员煞费心思,发现西北沙漠中沙子的力学特性比较接近月面,巡视器移动性能测试就安排在那里进行。

“试验时,参试人员都住在临时搭建的简易房内,有时夜里遇到沙尘暴,连头部都要裹得严严实实。即使这样,早晨起来,被子上、桌子上、地上全是沙子,足足能扫出半脸盆。”孙泽洲记忆犹新。

漫漫38万公里之路,嫦娥三号此次能够顺利抵达,探测器上的发动机发挥了关键作用,而其中7500牛变推力发动机直接决定着嫦娥三号奔月与落月的成败,且没有备份。

嫦娥三号推进系统主任设计师金广明介绍,一般卫星的发动机最大推力只有490牛,神舟系列载人飞船发动机的推力也只有2500牛, 7500牛发动机与以往飞行器上的发动机相比绝对是个“大家伙”。

金广明强调,7500牛发动机的研制难度不仅仅是推力的大幅增加,更大的难度是要突破大范围变推力、高精度控制、高性能长寿命等关键技术。只有攻克了这些关键技术,才能为探测器中途修正、近月制动、落月软着陆等提供安全保障。其研制难度也是美俄等航天强国公认的。

为了确保发动机完成奔月与落月任务,从“九五”开始,航天科技六院就开始研制变推力发动机;20008年,六院正式开始了77500牛变推力发动机的工程研制。嫦娥三号探测器转场前,六院院长谭永华曾信心满满地承诺:“我们对7500牛发动机完成探月任务有信心。”

有这样的底气,是因为在多年的研制过程中,发动机的相关试验就进行了100多次,点火试验累计达到6万多秒,就是为了发动机在轨工作的1200秒不出任何问题。

“台上一分钟,台下十年功。”研制团队为突破嫦娥三号关键技术所付出的艰辛努力,连他们自己也始料未及。伴随着嫦娥三号的顺利落月,研制人员多年的付出终于得到了最好的回报。广大航天人将继续奋勇前行,攀登航天新高峰。(王敏)

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