孫澤洲 嫦娥奔月巡天河

2013年12月14日21時(shí)，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器變推力發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)，開始實(shí)施動(dòng)力下降，探測(cè)器要經(jīng)過主減速、快速調(diào)整、接近、懸停、避障和緩速下降6個(gè)階段，直至在月球正面的虹灣以東地區(qū)著陸。

“這個(gè)過程時(shí)間只有十幾分鐘，就是靠著陸器的自導(dǎo)導(dǎo)航與控制飛行系統(tǒng)，它來完成這個(gè)自主的控制。一旦我們開始15公里往下走了，那我們就必須把這個(gè)路一直走到要落到月面，很多關(guān)鍵的環(huán)節(jié)都是一次性都是唯一的，就是開弓沒有回頭箭?！薄版隙鹑?hào)”探測(cè)器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師孫澤洲說。

11分鐘之后，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在月球表面預(yù)選著陸區(qū)域成功著陸，這也標(biāo)志我國成為世界上第三個(gè)實(shí)現(xiàn)地外天體軟著陸的國家。這11分鐘，對(duì)于普通人來說，是極為短暫的，但是對(duì)于孫澤洲和他的團(tuán)隊(duì)來說，這是漫長(zhǎng)的，一分鐘似一年，所以當(dāng)所有人拍手歡呼的時(shí)候，電視機(jī)里的孫澤洲以手捂臉，但是短短的幾秒鐘之后，他就紅著眼圈又回到正常的工作狀態(tài)。

毫無疑問，“嫦娥三號(hào)”成功落月給中國探索外太空計(jì)劃注入了新的強(qiáng)心劑。對(duì)此，美聯(lián)社的報(bào)道稱：中國“嫦娥三號(hào)”登月成功，是人類近40年來首次使用探測(cè)器實(shí)現(xiàn)月球軟著陸，中國也成為繼美國和蘇聯(lián)之后第三個(gè)實(shí)現(xiàn)月球軟著陸的國家。中國的太空計(jì)劃讓中國引以為豪，盡管中國的太空技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)還落后于美國和俄羅斯，但中國的太空計(jì)劃在較短的時(shí)間內(nèi)，已經(jīng)取得了有條不紊的進(jìn)展，未來10到20年內(nèi)中國將成為美國和俄羅斯在太空領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)者，而且某些方面可能會(huì)超過美國和俄羅斯……

“玉兔”不像兔子跑得快

嫦娥三號(hào)衛(wèi)星是中國國家航天局嫦娥工程第二階段的登月探測(cè)器，“嫦娥三號(hào)”由著陸器和巡視探測(cè)器組成，進(jìn)行首次月球軟著陸和自動(dòng)巡視勘察，獲取月球內(nèi)部的物質(zhì)成分并進(jìn)行分析，將一期工程的“表面探測(cè)”引申至內(nèi)部探測(cè)。

12月2日1時(shí)30分，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭托舉著“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器成功進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道。

巡視探測(cè)器，大家都喜歡稱其為月球車，而中國取名“玉兔號(hào)”。設(shè)計(jì)質(zhì)量140千克，以太陽能為能源，能夠耐受月球表面真空、強(qiáng)輻射、攝氏零下180度到零上150度極限溫度等極端環(huán)境。月球車具備20度爬坡、20厘米越障能力，并配備有全景相機(jī)、紅外成像光譜儀、測(cè)月雷達(dá)、粒子激發(fā)X射線譜儀等科學(xué)探測(cè)儀器。

“玉兔”在地面的動(dòng)作主要由地面對(duì)它進(jìn)行遙控操作，但“玉兔”自己具有自主導(dǎo)航、避障的功能。別以為“玉兔”真像兔子一樣跑得快。這是它的任務(wù)決定的。首先要“看路”，月球上沒人幫忙把路修好；其次要跟地面?zhèn)鬏斝畔?；還要按照工程目標(biāo)和科學(xué)目標(biāo)展開工作。檢驗(yàn)它的不是速度，而是越障能力。地面實(shí)驗(yàn)走10公里沒問題，在月球上要看實(shí)際情況了。

“身為探測(cè)器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師，能解釋一下‘嫦娥三號(hào)’具體任務(wù)是什么嗎？”

“整個(gè)‘嫦娥三號(hào)’探測(cè)器由著陸器和巡視器兩部分組成，主要任務(wù)是兩個(gè)：實(shí)施月面軟著陸和實(shí)施在月面的巡視勘察運(yùn)載火箭先將探測(cè)器運(yùn)送到地月轉(zhuǎn)移軌道。在這個(gè)過程中，需要進(jìn)行1到3次中途修正。隨后，探測(cè)器進(jìn)行近月制動(dòng)進(jìn)入圓形軌道，并進(jìn)一步調(diào)整為橢圓軌道，為后續(xù)動(dòng)力下降段提供準(zhǔn)備。此后，探測(cè)器將在飛行4、5天后，在近月點(diǎn)15公里處開始進(jìn)入動(dòng)力下降。下降過程持續(xù)12分鐘左右，并最終實(shí)現(xiàn)‘嫦娥三號(hào)’探測(cè)器的月面軟著陸。探測(cè)器包括著陸器和巡視器（月球車）。著陸后，探測(cè)器將擇機(jī)釋放月球車，著陸器開展就位探測(cè)，月球車開展巡視勘察。概括來說，任務(wù)成功的標(biāo)志是：探測(cè)器安全著陸月面，巡視器成功轉(zhuǎn)移到月面并行駛，著陸器和巡視器完成互拍并獲得圖像，即‘落下去，走起來’”。

雖然對(duì)于“嫦娥三號(hào)”完成任務(wù)的能力頗有信心，但是這一路上，還是有很多風(fēng)險(xiǎn)，在著陸器上，他們堅(jiān)持創(chuàng)新，著陸器自主導(dǎo)航與控制。軟著陸過程僅十幾分鐘，但決定著任務(wù)成敗。核心的導(dǎo)航敏感器都是新研的，導(dǎo)航算法、軟件都是自主創(chuàng)新完成設(shè)計(jì)的；著陸器推進(jìn)劑方面，研制了我國在航天器上首次使用的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)。這是“嫦娥三號(hào)”最具代表性的部件之一；著陸緩沖機(jī)構(gòu)，接近月面時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，是一個(gè)自由落體的過程。著陸能量要靠著陸緩沖機(jī)構(gòu)吸收，從而保證整個(gè)探測(cè)器著陸的穩(wěn)定性。但是產(chǎn)品狀態(tài)比較新，設(shè)備和產(chǎn)品本身質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)性相對(duì)成熟產(chǎn)品高，而最讓人擔(dān)心的是月球環(huán)境、地形地貌的不確定性，這也是“嫦娥三號(hào)”最大的風(fēng)險(xiǎn)。

早在“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器成功進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道的當(dāng)天，孫澤洲就表示：“雖然風(fēng)險(xiǎn)大，但我們還是有信心的。首先，新產(chǎn)品有新產(chǎn)品的好處。新產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上，還是有基礎(chǔ)的。并且，隨著整個(gè)行業(yè)的質(zhì)量管理水平的提高，新產(chǎn)品在初始設(shè)計(jì)的時(shí)候，某些設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)考慮得會(huì)更充分一些，因此在設(shè)計(jì)上本身固有的可靠性也就會(huì)得到相應(yīng)的保證?！?/p>

而事實(shí)也果真如預(yù)期那般完美，這也讓孫澤洲和他的團(tuán)隊(duì)深深松了口氣。

從“嫦娥一號(hào)”到“嫦娥三號(hào)”

作為探測(cè)器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師，43歲的孫澤洲顯然還是一位年輕的科學(xué)家，但是和“嫦娥”在一起的日子卻已經(jīng)有了13載。

1992年，這個(gè)從南京航天大學(xué)電子工程專業(yè)畢業(yè)東北大男孩走進(jìn)了中國空間技術(shù)研究院。年輕的他在接受采訪時(shí)稚嫩地說，“小時(shí)候聽老師講起院士、科學(xué)家們的事跡，特別佩服他們，崇拜他們。沒想到長(zhǎng)大后，自己能夠有幸和院士、科學(xué)家們一起奮斗，就感到一種發(fā)自內(nèi)心的光榮?！闭l也不曾想到，這個(gè)勤奮好學(xué)的大男孩只用了7年時(shí)間，就成為“資源1號(hào)”02星總體副主任設(shè)計(jì)師，分管測(cè)控和載荷，參與了衛(wèi)星在巴西的測(cè)試，并負(fù)責(zé)飛控工作，那一年，他還未滿30歲。

2000年的時(shí)候，“嫦娥”進(jìn)入了為期三年的可行性論證階段。在當(dāng)時(shí)，不少專家經(jīng)過討論，絕大多數(shù)認(rèn)可利用現(xiàn)有資源研制“嫦娥”。畢竟我國當(dāng)年還沒有正規(guī)的升空站，如果有的話探月工程就會(huì)容易很多。而利用現(xiàn)有的近地衛(wèi)星研制資源和發(fā)射系統(tǒng)，意味著更大程度上的資源節(jié)省與合理利用，但這也給各個(gè)分系統(tǒng)的工作提出了很多難題。

此后，孫澤洲開始參與“嫦娥”的前期論證，負(fù)責(zé)星載測(cè)控論證工作。當(dāng)“嫦娥”工程方案基本確定轉(zhuǎn)入預(yù)發(fā)展階段時(shí)，由于技術(shù)水平高超和協(xié)調(diào)能力出色，他被委派負(fù)責(zé)總體工作?！耙舱且?yàn)檫@一年的工作，讓我對(duì)‘嫦娥’有了更為系統(tǒng)和全面的了解。”孫澤洲說。

2004年，“嫦娥”研制隊(duì)伍正式成立，孫澤洲被任命為副總設(shè)計(jì)師，協(xié)助總設(shè)計(jì)師葉培建負(fù)責(zé)總體工作，分管測(cè)控與數(shù)傳、天線、機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)、熱控、數(shù)管、供配電6個(gè)分系統(tǒng)。那時(shí)候，孫澤洲的壓力很大。領(lǐng)導(dǎo)跟他分配任務(wù)的時(shí)候，心里特別沒底。畢竟在過去研制資源一號(hào)衛(wèi)星，有不少經(jīng)驗(yàn)豐富的老同志指導(dǎo)著他干；“嫦娥”跟以前研制的衛(wèi)星區(qū)別比較大這支研制隊(duì)伍以年輕人為主，大家的經(jīng)驗(yàn)都比較淺。

“整個(gè)‘嫦娥一號(hào)’衛(wèi)星從立項(xiàng)，開始研制大概三年多的時(shí)間，這三年多的時(shí)間實(shí)際有三個(gè)階段，但主要有兩個(gè)，初樣研制和正樣研制，在這兩個(gè)階段我們也遇到很多困難，畢竟‘嫦娥’衛(wèi)星是一個(gè)新的衛(wèi)星，去完成一項(xiàng)咱們?cè)瓉頉]做過的任務(wù)，所以會(huì)面臨很多困難，應(yīng)該說很多，就像在初樣階段，當(dāng)時(shí)對(duì)于月食這個(gè)問題，衛(wèi)星在一年壽命期間會(huì)遇到兩次月食，因?yàn)樵谝婚_始方案論證階段沒有注意到這個(gè)問題，后來初樣有了，要想辦法解決它，對(duì)當(dāng)時(shí)的我們來講壓力很大，怕對(duì)大方案有影響，這樣后果就很嚴(yán)重了?！睂O澤洲回憶說。

因?yàn)槿蝿?wù)很新，大家都在摸索中前進(jìn)，往往一個(gè)新方案提出來，就難免受到質(zhì)疑。孫澤洲作為副總師，從總體的優(yōu)化需求出發(fā)，對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的研制工作進(jìn)行監(jiān)督和協(xié)調(diào)。各個(gè)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，由分系統(tǒng)的主任設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)制定完成，至于內(nèi)部本身專業(yè)性很強(qiáng)的，主要是內(nèi)部專家把關(guān)。而在前期摸索、設(shè)計(jì)的過程中，孫澤洲都會(huì)組織大家一起討論，在智慧的碰撞中前進(jìn)。在孫澤洲的帶領(lǐng)下，大家在交流上，互相支持上做得很好。每個(gè)人能都盡可能地去了解系統(tǒng)環(huán)境，并盡可能地讓別人認(rèn)同這種了解，從而使很多棘手的問題得到了解決。

在整個(gè)研制過程中，孫澤洲一直注重借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合“嫦娥”自身的特性進(jìn)行分析。由于相關(guān)的數(shù)據(jù)不足，在設(shè)計(jì)時(shí)，孫澤洲提出了兩點(diǎn)理念，一是要盡量降低模型的不確定性對(duì)系統(tǒng)的影響，二是要盡量地去認(rèn)知環(huán)境。他要求大家“把實(shí)驗(yàn)做充分了，把環(huán)境認(rèn)知對(duì)了，把整個(gè)工作過程驗(yàn)證好了”，像學(xué)生把知識(shí)牢牢地建構(gòu)在腦海中一樣，就不愁考試時(shí)拿不到高分。

最終，我國的首顆繞月人造衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”于2007年10月24日18時(shí)05分在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空，先環(huán)繞地球轉(zhuǎn)了5天，經(jīng)過幾次變軌進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道后，才奔向月球，從出發(fā)到進(jìn)入月球工作軌道一共用了14天時(shí)間。

“感覺整個(gè)飛行過程，我們?nèi)缤趬?mèng)中，雖然是在做這個(gè)，但是感覺像表演，很順利，大家都很高興，這是跟團(tuán)隊(duì)中每一個(gè)人辛苦地工作是分不開的。即使成功了，對(duì)于每項(xiàng)工作還是必須認(rèn)真下去，需要很冷靜地面對(duì)后續(xù)的工作。”孫澤洲說。

從“嫦娥一號(hào)”到“嫦娥三號(hào)”，孫澤洲又花費(fèi)了好幾年的心血，但是在這其中，一直離不開一個(gè)人的幫助，這個(gè)人就是中國航天器研制的學(xué)科帶頭人之一，中國繞月探測(cè)工程、衛(wèi)星系統(tǒng)總指揮兼總設(shè)計(jì)師葉培建，“葉總對(duì)我來講，就是良師益友，工作上，他像老師一樣幫助我，指導(dǎo)我，把握大的方向；生活上，葉總就像父輩，像知心朋友一樣，關(guān)心每一個(gè)人的生活。葉總有統(tǒng)帥的風(fēng)范，把握大局，能夠在比較復(fù)雜的因素中找出最重要的因素，果斷決策，我覺得這一點(diǎn)確實(shí)是相當(dāng)不容易，很幸運(yùn)，人生的道路上有這樣的導(dǎo)師。”

關(guān)于未來，孫澤洲說：“‘嫦娥’的里程碑意義，讓每一個(gè)為它添磚加瓦的人都感到光榮。但航天是一個(gè)系統(tǒng)工程，個(gè)人不代表團(tuán)隊(duì)。大家志同道合是基礎(chǔ)，然后就要扮演好各自的角色，加強(qiáng)凝聚力。以后的每一天都要以平常心樸素面對(duì)。”

責(zé)任編輯 吳軍濤