我們是“嫦娥”最長(zhǎng)的長(zhǎng)工——“嫦娥二號(hào)”地面應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師李春來(lái)、副總指揮劉建忠等談探月工程的地面應(yīng)用

□ 本刊記者 何 研

問(wèn):什么是我國(guó)月球探測(cè)規(guī)劃的“大三步”、“小三步”？

答:我國(guó)月球探測(cè)規(guī)劃為“大三步，小三步”。“大三步”是指“探登駐”，也就是無(wú)人探測(cè)、載人登月探測(cè)、建立月球基地。

“小三步”是指目前正在逐步實(shí)施的“繞落回”?！袄@”就是“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星；“落”是探月二期工程，實(shí)際上包括“嫦娥二號(hào)”、“嫦娥三號(hào)”和“嫦娥四號(hào)”； “回”是三期，自動(dòng)采樣返回，目前正在論證。

問(wèn)：地面應(yīng)用系統(tǒng)在整個(gè)探月工程中承擔(dān)什么任務(wù)？

答：整個(gè)探月工程分運(yùn)載火箭、衛(wèi)星、發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控和地面應(yīng)用五大系統(tǒng)。地面應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)際上由三部分組成，一是國(guó)家天文臺(tái)的總部，由數(shù)據(jù)的運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理和科學(xué)應(yīng)用四個(gè)分系統(tǒng)組成。二是由北京密云地面接收站組成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。三是云南昆明地面接收站組成的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)。

“嫦娥二號(hào)”的科學(xué)目標(biāo)與“嫦娥一號(hào)”基本類似。一是獲得月球表面的影像，“嫦娥二號(hào)”的分辨率提高了。二是分析月球表面的元素礦物和物質(zhì)成分含量和分布。三是探測(cè)月壤的特性，估算月壤的資源量。四個(gè)是探測(cè)地月空間環(huán)境。

應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)實(shí)際上是分為三段，第一段是在任務(wù)執(zhí)行前，在首席科學(xué)家的領(lǐng)導(dǎo)下制訂科學(xué)目標(biāo)，制定科學(xué)探測(cè)計(jì)劃。第二段是任務(wù)執(zhí)行中對(duì)衛(wèi)星上面的科學(xué)儀器進(jìn)行監(jiān)視，并利用兩個(gè)數(shù)據(jù)接收天線接受、存儲(chǔ)、分發(fā)數(shù)據(jù)。第三段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解疑、反演和科學(xué)應(yīng)用研究。大家開(kāi)玩笑說(shuō)，地面系統(tǒng)是嫦娥最長(zhǎng)的長(zhǎng)工。

問(wèn)：“嫦娥二號(hào)”的地面應(yīng)用系統(tǒng)與“嫦娥一號(hào)”有什么不同？

答：“嫦娥二號(hào)”的任務(wù)和“嫦娥一號(hào)”應(yīng)該說(shuō)差不多，運(yùn)行模式是一樣的，都是繞月衛(wèi)星。但是它的軌道變?yōu)?00公里，相機(jī)的分辨率從120米提高到優(yōu)于10米，降到15公里時(shí)，分辨率能達(dá)到將近1米。

這樣就帶來(lái)了很多的問(wèn)題：一個(gè)是數(shù)傳的壓力很大?！版隙鹨惶?hào)”是3兆的碼速率，現(xiàn)在需要12兆碼速率；再一個(gè)就是數(shù)據(jù)處理的壓力很大，過(guò)去3兆碼速率、120米的分辨率，我們處理兩年多時(shí)間，好多工作還沒(méi)做完，現(xiàn)在做方案要表達(dá)出“嫦娥二號(hào)”高精度的數(shù)據(jù)。我們現(xiàn)在正采用各種方法使信息鏈的余量能夠適應(yīng)這些變化，保證正常接收和正常解碼。

地面應(yīng)用系統(tǒng)先要確定“嫦娥二號(hào)”到月球上去干什么，用什么去干；二是怎么把數(shù)據(jù)接收下來(lái)；再一個(gè)就是要把接收下來(lái)的數(shù)據(jù)處理出科學(xué)的產(chǎn)品，最終完成科學(xué)目標(biāo)和規(guī)定的任務(wù)。我們是起得最早、睡的最晚的系統(tǒng)。打長(zhǎng)工的是三個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)是衛(wèi)星系統(tǒng)，一個(gè)是測(cè)控系統(tǒng)，一個(gè)就是地面應(yīng)用系統(tǒng)。地面應(yīng)用系統(tǒng)是從頭到尾跟著衛(wèi)星轉(zhuǎn)，衛(wèi)星落到月亮后還得接著干，要把數(shù)據(jù)解讀出來(lái)，要做科研成果，真是時(shí)間最長(zhǎng)的長(zhǎng)工。

問(wèn):“嫦娥二號(hào)”地面應(yīng)用系統(tǒng)與“嫦娥一號(hào)”有哪些改進(jìn)？

答：有一部分改進(jìn)。有一大部分改進(jìn)是地面站的，還有一部分是總部的?！版隙鸲?hào)”有兩個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是軌道降到100公里和100×15公里。一個(gè)是圓軌道，一個(gè)是橢圓軌道。二是分辨率從120米降到優(yōu)于10米，局部為1米左右。相機(jī)變了，分辨率提高了，存儲(chǔ)和數(shù)傳部分要重新做了。

這就涉及地面站的接收的碼速率要從3兆變?yōu)?2兆。在深空探測(cè)中，數(shù)傳的測(cè)控是最大的瓶頸。有數(shù)據(jù)傳不下來(lái)就麻煩了。我們的地面站原來(lái)設(shè)計(jì)是3兆碼速率，現(xiàn)在要升到12兆碼速率，改進(jìn)的工作量很大，我們現(xiàn)在正在優(yōu)化設(shè)備。另外就是總部的數(shù)據(jù)處理工作，我們連120米全月球的分布數(shù)據(jù)都處理了那么長(zhǎng)時(shí)間，優(yōu)于10米分辨率這樣的數(shù)據(jù)做起來(lái)更費(fèi)勁，數(shù)據(jù)量更大，處理技術(shù)的難度更多。地面系統(tǒng)主要針對(duì)這兩方面的改進(jìn)做得最多。

問(wèn):“嫦娥二號(hào)”任務(wù)中有效載荷會(huì)面臨什么風(fēng)險(xiǎn)？

答:一個(gè)是俯沖過(guò)程中開(kāi)關(guān)機(jī)的時(shí)間要求比較苛刻，先開(kāi)哪個(gè)，再開(kāi)哪個(gè)，到時(shí)候相機(jī)能不能適應(yīng)這個(gè)環(huán)境，圖像的質(zhì)量到底怎么樣，現(xiàn)在真的沒(méi)底。原始圖像不太好的話，最后處理的再好也回不去。還有整個(gè)衛(wèi)星的姿態(tài)，光照的適應(yīng)程度。我們的相機(jī)是一個(gè)掃描相機(jī)，1秒鐘大概拍175到200幀，速高比要調(diào)好，就是高層和拍照的速度要匹配，不匹配不行。

再一個(gè)就是衛(wèi)星的測(cè)控。衛(wèi)星在100公里軌道難以控制，制動(dòng)不好，或是軌道不規(guī)律話，會(huì)撞到月球表面。100公里軌道的熱控也比較難。軌道越低，衛(wèi)星里面的溫度越高，控制不住。溫度超過(guò)45度，儀器就會(huì)關(guān)機(jī)。我們沒(méi)去過(guò)100公里和15公里的軌道，積累的資料不夠，存在不可預(yù)見(jiàn)性，這就是一個(gè)很大的風(fēng)險(xiǎn)。

我們做了一大本一大本的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，現(xiàn)在正常工作沒(méi)問(wèn)題，主要考慮出現(xiàn)異常怎么辦。以前那么多航天任務(wù)考慮到的異常都沒(méi)發(fā)生過(guò)，發(fā)生過(guò)的異常都是沒(méi)考慮過(guò)的。我們考慮過(guò)的問(wèn)題會(huì)采取措施去防范。但是發(fā)現(xiàn)每一次出現(xiàn)的問(wèn)題都不在我們預(yù)案范圍之內(nèi)。

問(wèn):承擔(dān)“嫦娥二號(hào)”任務(wù)的心情跟“嫦娥一號(hào)”時(shí)有什么不同？

答:那個(gè)時(shí)候忐忑不安，我們是搞技術(shù)研究的，沒(méi)有做過(guò)這方面工作，大姑娘上轎頭一回。通過(guò)“嫦娥一號(hào)”的實(shí)踐，積累了很多經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在能想到的都做了，該改的都改了，而且“嫦娥二號(hào)”不是完全是“嫦娥一號(hào)”的重復(fù)，它還是有很多新的東西，但我們很自信，肯定能干好。緊張也沒(méi)有用，反正到時(shí)候水來(lái)土淹，兵來(lái)將擋。我們預(yù)案工作和各方面工作都已經(jīng)盡力在做了。

問(wèn):經(jīng)過(guò)“嫦娥一號(hào)”的歷練，應(yīng)用系統(tǒng)的整個(gè)團(tuán)隊(duì)一定有很大的成長(zhǎng)？

答:整個(gè)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在有90個(gè)人，每個(gè)崗位都有比較得力的骨干。過(guò)去我們從來(lái)都沒(méi)干過(guò)航天工程，是“嫦娥一號(hào)”把我們這些生米煮成了一鍋香噴噴的熟米飯?！版隙鹨惶?hào)”要求我們出模式、出成果、出人才、出經(jīng)驗(yàn)，我們基本完成了這個(gè)任務(wù)。

當(dāng)然，我們的人才隊(duì)伍還需要進(jìn)一步成熟，現(xiàn)在還顯得很單薄，需要更多的人能夠真的變成專家。我們很多崗位的科技人員是碩士畢業(yè)、博士畢業(yè)，有基本素質(zhì)，要把路都修好，欄桿都建好，讓他走就行。走著走著就越來(lái)越熟，他就可以自己走了。

地面系統(tǒng)有一個(gè)張文波，我們國(guó)內(nèi)大天線建設(shè)，烏魯木齊25米，上海25米，密云50米，昆明40米，他都是親自建過(guò)的。一個(gè)要有責(zé)任心，一個(gè)是要有鉆勁。我們的年輕人都成長(zhǎng)得很快，逐漸形成一層一層的梯隊(duì)。

問(wèn)：“嫦娥二號(hào)”地面應(yīng)用系統(tǒng)比“嫦娥一號(hào)”的難度大得多，你們感到緊張嗎？

答：“嫦娥二號(hào)”比“嫦娥一號(hào)”確實(shí)難度大一些，一個(gè)是星地連路比以前要吃緊，數(shù)據(jù)量大得多，分辨率高得多；二是后面數(shù)據(jù)處理和工作量也要高得多?，F(xiàn)在的心情自然很緊張，因?yàn)椤版隙鹨惶?hào)”的地面應(yīng)用系統(tǒng)做得很好，“嫦娥二號(hào)”要出一點(diǎn)點(diǎn)紕漏都無(wú)法交代。雖然取得一些經(jīng)驗(yàn)，但不怕一萬(wàn)只怕萬(wàn)一。所以這兩個(gè)月做演練和試運(yùn)行的時(shí)候，我們就是想把大家思想的弦拉緊。

問(wèn):現(xiàn)在參與地面應(yīng)用系統(tǒng)工作的年輕人都怎么樣？

答:年輕人都挺好。我們這里專業(yè)的非常雜，原來(lái)不少是搞科研的，現(xiàn)在轉(zhuǎn)來(lái)搞工程。搞工程和做科研是兩個(gè)完全不一樣的系列，做科研比較自由一點(diǎn)，專業(yè)性比較多一點(diǎn)，搞工程要求比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，要求很縝密，不能有那么多自由。但這些年輕人都有很強(qiáng)的進(jìn)取心?，F(xiàn)在剛進(jìn)來(lái)的都是80后，60年代的都是老科技人員了，70年代的是中堅(jiān)力量。

問(wèn):現(xiàn)在這個(gè)團(tuán)隊(duì)是搞嫦娥工程，將來(lái)還要搞深空探測(cè)， 以后能勝任嗎？

答:盡管探測(cè)的對(duì)象不一樣，但差別并不是太大。就像探測(cè)火星，探測(cè)的對(duì)象不一樣了，但衛(wèi)星探測(cè)的數(shù)據(jù)、用的載荷都是類似的。只要國(guó)家把任務(wù)交給我們，應(yīng)該都能完成，應(yīng)該沒(méi)什么問(wèn)題。

搞工程是一個(gè)不斷積累的過(guò)程，當(dāng)積累到一定程度的時(shí)候，很多事情就可以信手拈來(lái)了。搞火星等更遠(yuǎn)的行星探測(cè)，最主要的方法沒(méi)多大變化，有一些關(guān)鍵技術(shù)是需要改進(jìn)的,像遠(yuǎn)距離的數(shù)傳、高分辨率的數(shù)據(jù)、不同的天體坐標(biāo)系的基本框架的構(gòu)建等，這些東西都需要重新去做，但基本方法是可以沿用的。

問(wèn):走入這樣一個(gè)行列，你們會(huì)覺(jué)得欣慰嗎？

答:盡管做科研挺有意思，個(gè)人可以拿到實(shí)實(shí)在在的成果，做工程是一個(gè)大系統(tǒng)，很多人參與，自己在里面工作顯得不那么重要，或者拿不到自己的成果，但是，這種榮譽(yù)感比做科研好，能夠給國(guó)家，給社會(huì)把這個(gè)事業(yè)搞上去，是一種民族的榮譽(yù)感。