日夜奋战,成就探月之旅(深度观察)

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2020年12月17日1时59分,内蒙古四子王旗,经历了23天惊心动魄的太空之旅,嫦娥五号怀揣取自月球的土壤安全着陆。这是人类时隔40多年后再次完成从月球采样返回的壮举,创造了5项“中国首次”。习近平总书记致电祝贺探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功。习近平总书记指出:嫦娥五号任务作为我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程,首次实现了我国地外天体采样返回。这是发挥新型举国体制优势攻坚克难取得的又一重大成就,标志着中国航天向前迈出的一大步,将为深化人类对月球成因和太阳系演化历史的科学认知作出贡献。

壮举的背后,是无数航天人的拼搏与坚守。嫦娥五号任务历时10年,汇聚了全国数千家单位、数万名科技工作者。他们中有白发苍苍的院士专家,有与嫦娥五号共成长的新一代科技领军人物,也有初出茅庐的“95后”……岗位不同,年龄不同,相同的是都属于“追月亮的人”。

他们日夜奋战,成就了中国的探月之旅。

第1天 发射

“就像自己的孩子长大了,临行前父母肯定是最紧张的”

“5、4、3、2、1,点火!”

11月24日凌晨4时30分,海南岛东北部的中国文昌航天发射场,伴随着“点火”指令,长征五号遥五运载火箭喷出尾焰,炫目的光芒照亮了夜空,也照亮了每一个目送嫦娥五号出征的人。追随着那束光,山坡上、海岸边,人群中发出阵阵欢呼。

此时,距发射塔架3公里的测发大厅灯火通明,工作人员紧张忙碌,一声声“追踪正常”的口令此起彼伏。国家航天局探月工程三期总设计师胡浩,神情严肃地盯着显示大屏上的数据和各项参数。和他一起紧盯大屏幕的,还有火箭、探测器等各系统的专家、总师们。他们在等待着,直到确认火箭将探测器送入预定轨道,探测器太阳能帆板展开,发射任务才算成功。

“嫦娥五号任务十年磨一剑,从2011年立项开始到今天远行,就像自己的孩子长大了,临行前父母肯定是最紧张的。”这是胡浩今年第三次来到文昌发射场。他估算,今年自己在文昌待了100天,探测器进场、火箭进场时他都亲自护送。11月4日,他又和专家团队一起进驻,为发射做最后的准备。

作为探月工程三期的总设计师,胡浩的压力之大可想而知。他想起立项之初的一次探测器方案评审时,有位专家提出了反对意见:“机构运动太多,环节也太多,每一个动作都是瓶颈式的风险点,一个环节不行,后面的都不行了。任务风险太大。”对胡浩来说,专家的反对是一种提醒,中国航天此前从未有过如此复杂的任务,要经历11个重大阶段和关键环节,可谓环环相扣,步步惊心。

中国航天科技集团八院探月工程负责人张玉花也在焦急等待着。她带领的团队负责嫦娥五号轨道器的研制,这是她在多次探月任务中经历时间最长、研制最为艰苦的一个航天器。“嫦娥五号探测器由4个部分组合而成,多器分工合作的状态造就了探测器在太空中不断分离组合、再分离再组合的变形过程,这在我国航天器中绝无仅有。”

嫦娥五号任务,折射出中国航天人实现科技自立自强的决心勇气。“如果工程设计上少拿一些月壤,任务就没那么复杂,这些都不是问题。但是作为重大科技专项,探月工程必须坚持自主创新、攻坚克难、勇攀高峰,推动后续技术发展。”每谈及此,胡浩都很坚定。

在测发大厅内等待,有时感觉时间很长,有时又好像一瞬间。2200秒后,好消息传来,火箭顺利将探测器送入预定轨道,嫦娥五号开启了我国首次地外天体采样返回之旅。

11月24日5时45分,发射场区指挥部指挥长张学宇郑重宣布:“嫦娥五号任务发射取得圆满成功!”大厅内响起热烈的掌声,胡浩紧绷的脸上也露出了笑容,但他的心根本来不及放下。“任务才刚刚开始,后面的每一步都是难关。”他说。

此后二十来天,在北京航天城飞行控制大厅,他们继续陪伴嫦娥五号接下来的旅程。

第8天 月面采样

“月亮上班,我们也上班”

12月1日23时11分,嫦娥五号稳稳降落在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区,月球风暴洋成为中国探月新地标。

其实,从着陆前的近月制动开始,嫦娥五号任务就进入了“魔鬼周”时间。这是因为,短短一周内,嫦娥五号要完成着陆、月面采样、月面点火起飞、月轨交会对接等一系列关键环节,飞控中心各岗位要执行一连串关键控制。而且,这些节点大多是在深夜或凌晨时分。

“大家都开玩笑说,‘月亮上班,我们也上班’。”国家航天局探月与航天工程中心工作人员侯军说,“晚上不能睡,白天睡不着”是常态。

赖小明是中国航天科技集团五院529厂嫦娥五号钻取子系统负责人,在嫦娥五号钻取采样前,一直算着这一刻。

去月球“挖土”,是人们对嫦娥五号任务通俗的解读。这次任务采取两种取样方法——钻取和表取。每一种,都是全新的考验。

12月1日21时许,赖小明就提前到岗,来到飞控中心。

“钻取采样的难点之一,就是采样点的不确定性。着陆器下方的月壤是硬是软,有没有石头,在具体采样之前都不确定。”赖小明说,整个钻取采样过程动作复杂,采样系统设计还要克服月球重力、真空环境、高低温等影响。

为了确保任务成功,529厂组建了关键技术和产品研发团队。钻头,百里挑一,具备对8级硬度岩石的钻进能力;取芯袋,新材料、新设计,方便样品采集入袋后进行缠绕封装;整套钻取设备,针对不同颗粒度月壤具有切、拨、挤、排能力,形成了不同工况的钻取参数数据库……赖小明和同事们用了10多年,就为了做成这一件事。

12月2日1时50分左右,钻取采样开始了。钻头启动的第一下,赖小明紧盯着遥测的每一个关键参数,心随着数据跳动。0.5米、1米……钻头不断深入。这时,意料之中的极限情况出现了。

有石头!钻头的速度慢慢降下来,着陆器上月壤结构探测仪的数据也汇总过来。“地下0.5米到1米左右有一层比较密实的石头颗粒,而且看起来超过了取芯管设计的边界。”赖小明说,这种情况确在预料之中。为了应对可能出现的各种情况,他们准备了50种预案。突发状况并没有影响整个钻取采样任务,经过3个多小时的持续作业,嫦娥五号钻取子系统顺利完成钻取采样任务。

此时,离北京航天城不远的中国航天科技集团五院月球楼中,嫦娥五号探测器表取子系统技术负责人姜水清和同事们早已进入备战状态。着陆器落月之后,通过双目相机传回的图像,科研人员已经搭建起表取采样的模拟环境,争分夺秒进行实战“演练”。

12月2日6时许,着陆器上的机械臂缓慢伸展,第一步是触月,即接触月球表面、感知月面环境,然后抬起来,机械臂前端的采样装置打开,接着挖下了月面采样的第一铲。

看着这一幕,姜水清的心情既紧张又兴奋。“第一铲非常关键,第一铲土之后,我们大致判断出来月壤比模拟内场演练过的要疏松一点,更好挖。”姜水清说,科研团队在地面进行了数百次试验,做了大量验证工作,就是为了确保“挖土”成功。

12月2日22时,经过约19小时的月面紧张工作,嫦娥五号不负众望,按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。这一天晚上,姜水清回到久别的家中,睡了长久以来的第一个安稳觉。

第10天 旗开月表

“做了这件事,这一辈子都值了”

12月3日23时10分,嫦娥五号上升器月面点火,约6分钟后顺利将携带月球样品的上升器送入预定环月轨道,成功实现我国首次地外天体起飞。

这是激动人心的一幕。点火起飞前,着陆器和上升器组合体实现月面国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。

嫦娥五号展示的是一面真正的旗帜。国旗展示系统还要满足“国旗重量要小于12克、装置总重量低于1公斤”的苛刻条件。

接手嫦娥五号国旗展示任务时,中国航天科工集团航天三江九部副总师范开春45岁。2011年,他带着方案,第一次见到探月工程首任总指挥栾恩杰院士。栾恩杰问他:“月尘可能会卡死这个结构,来谈谈你的理解。”他顿时蒙了,想到月尘绝不只是月面的灰尘这么简单。他当即意识到,任务比想象的还要复杂。

范开春带领航天三江、武汉纺织大学等单位组成的联合攻关团队,花费近两年进行了方案论证和材料筛选。那些年的好多个周末,他常常一个人到办公室,关上门窗,手机静音,坐在椅子上苦思冥想。

这次,范开春接到通知,国旗将在12月3日晚上在月面展示。当晚,他坐立难安。快到23点时,他联系负责操作相机转台、为国旗拍照的中科院沈阳自动化研究所主任设计师龚海里,对方回复:“马上了,再等等。”一分钟、两分钟、十分钟过去了,对方没有再回信,正当范开春心里七上八下时,龚海里发来国旗图片:“祝贺老范,展开了!”

盯着国旗图片,范开春看了好久,这一刻,他盼了近10年。范开春很多同事不知道他在做这件工作,当消息传开时,同事惊叹:没想到,老范干了这么一件了不起的事。“做了这件事,这一辈子都值了。”范开春说。

旗开月表之后,范开春又到北京向栾恩杰汇报。栾恩杰把刊登“国旗在月面展示”消息的《人民日报》做成了剪报,在上面写下“激动人心照”,并且说:“小范你这次为航天争光了,没有掉链子。”

第13天 对接

“军功章,就是夜空的月亮”

12月6日5时42分,嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接,并将月球样品容器安全转移至返回器中。这是我国航天器首次实现月球轨道交会对接。

这是堪称“教科书式的对接”。在这一过程中,微波雷达就像轨道器和上升器上的“眼睛”,让它们能互相“看到”对方,起到了关键作用。

对于中国航天科工二院25所嫦娥五号交会对接微波雷达主任设计师贺中琴来说,微波雷达和自己的女儿差不多同时“孕育”,就像自己的另一个宝贝。

2015年7月,微波雷达转入正样研制阶段,开始正式“孕育”。然后她才抽空去了趟医院,查查近期经常出现的头晕恶心。她认为自己可能只是工作劳累,没想到医生问诊后就说:“你不是怀孕了吧?”检查后发现,宝贝已经在她肚子里住了一个多月,静静陪着她好些天连轴转到半夜。

早在2007年,还在航天科工二院读研究生时,贺中琴就跟着导师孙武研制交会对接微波雷达。2011年,神舟八号和天宫一号完成我国首次空间交会对接,他们的微波雷达勇挑重任,一战成名。这次在38万公里外的月球轨道交会对接,要求更高、难度更大,25所研制团队通过创新算法、优化设计,对接精度再上一个大台阶。

自我加压,25所研制团队在交会对接微波雷达已经实现减重一半的基础上,进一步轻量化。他们“克克计较”,改进结构,选用新材料,让它更小巧、更强大、更可靠。“我们从一片空白起步,做到国际领先,这是团队拼出来的成绩。”贺中琴说。

交会对接的3天前,4岁多的女儿问贺中琴:“妈妈,周六我要跳‘小手拍拍’舞,你陪我去吗?”她抱着女儿哄了半天,“妈妈这次工作很重要,不能请假,你去赢一个小盖章,我去赢一个军功章,好不好?”

交会对接任务圆满成功,贺中琴回到家。看到妈妈有点疲惫,女儿走到她身边轻轻说:“妈妈,你去睡觉吧。”她顿时回想起3天前晚上,女儿问军功章长什么样,她当时就笑着回答:“军功章啊,有我的一半也有你的一半,就是夜空中的月亮,你抬头就看见了。”

第23天 回家

“普通岗位也能做出不寻常的事”

像一道流星划过夜空,12月17日凌晨,采得月壤的嫦娥五号终于归来。

12月17日1时59分,嫦娥五号安全着陆。2时30分,酒泉卫星发射中心搜索回收分队空中队员张鲁超第一个抵达嫦娥五号返回器身边。这位“95后”小伙子架设摄像机,利用4G背负台,通过通信机中继,第一时间向外传输了稳定、高质量的现场画面。

“同事说我跑得利索,我可是在脑子里跑了好几百遍。”张鲁超笑着说。到达嫦娥五号面前,他看了返回器一眼,当时直升机射出的探照灯束斜射在它身上,风吹起的雪粒恰似一朵朵晶莹的花瓣,飘起又落下,返回舱静静伫立在那里,像“落入凡尘的仙子一样”。张鲁超抑制住内心的激动,架起设备,没有一个多余的动作。

此前,得知要选拔嫦娥五号回收任务人员时,张鲁超主动请缨:“我不怕苦、不怕累,请求参加任务!”操作4G背负台,涉及通信、拍摄技术,张鲁超从没干过。为了掌握操作要领,他虚心向同事请教,加班加点熟悉、测试设备,脑海中一遍遍排练流程。

四子王旗正值极寒时节,零下二三十摄氏度的低温,电线的畅通连接、电池的持续供电都面临很大挑战。一个多月内,张鲁超和队员先后进行了20多次演练,一次次复盘,解决暴露出来的问题。为模拟搜索环境,这些演练大多数在凌晨深夜。阿木古郎草原地冻天寒,人们在白天都很少出门,他们则要在室外训练上好几个小时。

12月16日这天,张鲁超早早起床,早中晚又各测试了一次设备。登上搜索直升机,他抚摸了一遍设备,给摄像机贴上暖宝宝,双手紧紧攥住背包。指令一下,他背起近50斤的设备,箭一样奔向着陆区域……

搜索工作完成后,太阳正在穿透星夜,缓缓升起,张鲁超在落地点留了一张影。他和同事还要护送返回器到北京。对于参与嫦娥五号返回舱搜索,张鲁超说:“我感到很自豪,也证明了只要努力,普通岗位也能做出不寻常的事。”(记者 冯华 余建斌 喻思南)

图片说明:

图①:嫦娥五号飞行示意图。

图②:科技人员在监测嫦娥五号工作状态。

图③:远望3号在执行嫦娥五号航天测控任务。

图④:嫦娥五号月面工作示意图。

图⑤:搜索人员在四子王旗迎接嫦娥五号。

人民视觉

人民日报》(2020年12月28日 第19版)

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