探月工程管理創(chuàng)新與專項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)實(shí)踐

孫為鋼 王博 孟林智 趙立軍

(1 中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司，北京 100048)(2 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)

月球是距離地球最近的天體，它蘊(yùn)藏著豐富的自然資源和能源，一直是各國(guó)開展深空探測(cè)的起點(diǎn)和基礎(chǔ)，也是目前人類認(rèn)識(shí)最為深入的地外天體。在20世紀(jì)50年代末60年代初，蘇聯(lián)和美國(guó)相繼發(fā)射了月球探測(cè)器，特別是美國(guó)在1969年阿波羅11號(hào)飛船實(shí)現(xiàn)了人類的首次載人登月，顯示了人類的智慧和能力。

中國(guó)的航天活動(dòng)開始于20世紀(jì)60年代，1970年4月24日成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星。2000年11月22日，國(guó)務(wù)院發(fā)表了《中國(guó)的航天》白皮書，明確提出了開展以月球探測(cè)為主的深空探測(cè)發(fā)展目標(biāo)。2002年起，原國(guó)防科工委組織建立了全國(guó)大協(xié)作的工程體系框架，結(jié)合國(guó)際月球探測(cè)的主要特點(diǎn)，充分考慮我國(guó)的技術(shù)水平、綜合國(guó)力和整體發(fā)展規(guī)劃，提出了我國(guó)實(shí)施月球探測(cè)的發(fā)展思路：堅(jiān)持“循序漸進(jìn)、分步實(shí)施、不斷跨越”的原則，逐步積累技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)提高運(yùn)載能力以適應(yīng)深空探測(cè)的發(fā)展需求，于2020年前完成我國(guó)的探月工程，即嫦娥工程[1]。探月工程分三個(gè)階段實(shí)施：繞月探測(cè)，月球軟著陸和自動(dòng)巡視勘察，自動(dòng)采樣返回，簡(jiǎn)稱“繞、落、回”。目前，探月一期(嫦娥一號(hào))、二期(嫦娥三號(hào))已圓滿完成，三期(嫦娥五號(hào))正在實(shí)施。其中，嫦娥二號(hào)、四號(hào)、六號(hào)分別為一號(hào)、三號(hào)和五號(hào)任務(wù)的備份，進(jìn)行改造后執(zhí)行新的任務(wù)。

我國(guó)正在開展未來(lái)深空探測(cè)任務(wù)的論證工作，通過(guò)探月工程實(shí)施所形成管理和技術(shù)創(chuàng)新研究成果將對(duì)未來(lái)深空探測(cè)任務(wù)的實(shí)施具有重要的借鑒和應(yīng)用價(jià)值。尤其是探月工程三期月面采樣返回探測(cè)任務(wù)具有長(zhǎng)征五號(hào)火箭首次正式任務(wù)發(fā)射、探測(cè)器四器組合系統(tǒng)復(fù)雜、任務(wù)實(shí)施關(guān)鍵環(huán)節(jié)多、關(guān)鍵技術(shù)難度大等特點(diǎn)，對(duì)地面試驗(yàn)驗(yàn)證的要求極高，其所牽引發(fā)展的新型專項(xiàng)地面驗(yàn)證試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)施具有代表性，可應(yīng)用于后續(xù)深空探測(cè)工程研制中。因此，本文在簡(jiǎn)要描述探月工程主要進(jìn)展、管理和技術(shù)創(chuàng)新等方面情況的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)總結(jié)分析了探月工程三期所牽引發(fā)展的探測(cè)器和運(yùn)載火箭系統(tǒng)7項(xiàng)典型大型地面專項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)的主要目的、實(shí)施和應(yīng)用等情況。

1 探月工程成就與創(chuàng)新

1.1 主要成就

1.1.1 探月一期

2004年，探月一期工程正式獲批立項(xiàng)，揭開了我國(guó)開展月球及深空探測(cè)活動(dòng)的序幕。經(jīng)過(guò)3年多的研制，2007年10月24日，我國(guó)發(fā)射了第一個(gè)月球探測(cè)器——嫦娥一號(hào)衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了繼人造地球衛(wèi)星、載人航天之后我國(guó)航天活動(dòng)的第三個(gè)里程碑，初步構(gòu)建了完整的探月工程體系，使我國(guó)跨入世界上具有深空探測(cè)能力國(guó)家的行列[2]。嫦娥一號(hào)衛(wèi)星在軌運(yùn)行495天后，于2009年3月1日受控撞擊于月球的豐富海區(qū)域(東經(jīng)52.36°、南緯1.5°)，為探月一期工程畫上圓滿的句號(hào)[1]。嫦娥一號(hào)成功后，嫦娥二號(hào)調(diào)整為探月二期的技術(shù)先導(dǎo)星。嫦娥二號(hào)衛(wèi)星于2010年10月1日成功發(fā)射，2011年4月1日?qǐng)A滿實(shí)現(xiàn)既定六大工程目標(biāo)，完成了規(guī)定的技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目，并獲取了以7 m分辨率全月球圖像為代表的一大批科學(xué)成果。之后，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，充分利用衛(wèi)星剩余資源，設(shè)計(jì)了多階段拓展任務(wù)，通過(guò)一次發(fā)射任務(wù)完成了月球、日-地L2點(diǎn)、圖塔蒂斯小行星的多目標(biāo)探測(cè)，使嫦娥二號(hào)衛(wèi)星成為我國(guó)首顆飛入行星際的探測(cè)器，突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，取得了“低成本、高質(zhì)量、高回報(bào)”的突出實(shí)效，將中國(guó)深空探測(cè)事業(yè)推進(jìn)到一個(gè)新的高度[3]。

1.1.2 探月二期

2008年，探月二期工程立項(xiàng)并進(jìn)入工程實(shí)施階段。其主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)月面軟著陸，開展月面就位探測(cè)與巡視勘察。2013年12月2日，中國(guó)成功發(fā)射嫦娥三號(hào)探測(cè)器，于12月14日自主軟著陸于月球“虹灣”區(qū)域，釋放玉兔號(hào)月球車至月球表面，實(shí)現(xiàn)了月面軟著陸和巡視探測(cè)。嫦娥三號(hào)探測(cè)器是一個(gè)全新的航天器，是我國(guó)第一次在地球以外的天體上進(jìn)行就位和巡視探測(cè)[4]。通過(guò)大量的設(shè)計(jì)分析、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和地面驗(yàn)證試驗(yàn)，突破了月球軟著陸和月面巡視的核心關(guān)鍵技術(shù)。嫦娥三號(hào)成功后，其備份星嫦娥四號(hào)賦予了新的任務(wù)使命，將實(shí)施人類首次月球背面軟著陸，開展就位與巡視探測(cè)，并通過(guò)中繼星將探測(cè)數(shù)據(jù)傳輸回地球。嫦娥四號(hào)計(jì)劃于2018年左右發(fā)射，著陸區(qū)初步選擇于月球背面南極艾特肯盆地上[5]。

1.1.3 探月三期

2011年，探月三期工程立項(xiàng)，任務(wù)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)月面無(wú)人采樣返回，同時(shí)進(jìn)一步完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為深空探測(cè)夯實(shí)技術(shù)研究、試驗(yàn)驗(yàn)證、質(zhì)量體系保障、人才隊(duì)伍培養(yǎng)等基礎(chǔ)。探月三期工程采用新研制的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭，在新建的海南發(fā)射場(chǎng)，發(fā)射全新的嫦娥五號(hào)探測(cè)器。整個(gè)任務(wù)流程將近1個(gè)月。在這個(gè)方案中，要在嫦娥三號(hào)月面軟著陸的基礎(chǔ)上，突破月面表取采樣、鉆取采樣、月球樣品封裝、月面起飛技術(shù)、月球軌道交會(huì)對(duì)接、樣品轉(zhuǎn)移等技術(shù)，工程中還要實(shí)現(xiàn)多次分離，以及高精度的軌道測(cè)量和控制。為降低工程風(fēng)險(xiǎn)，探月三期工程于2014年10月成功進(jìn)行了繞月返回地球并實(shí)現(xiàn)一次跳躍式再入大氣層的飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了半彈道跳躍式再入的氣動(dòng)、熱防護(hù)、再入GNC等技術(shù)[6]，獲取了有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.2 主要?jiǎng)?chuàng)新

1.2.1 管理創(chuàng)新

作為航天領(lǐng)域的國(guó)家重大科技工程，探月工程在管理方面，按照國(guó)家重大科技專項(xiàng)管理有關(guān)要求，結(jié)合航天型號(hào)系統(tǒng)工程管理、民用航天工程管理、項(xiàng)目管理等的優(yōu)點(diǎn)，形成特有的管理模式和方法。

探月工程成立重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)研究決策工程研制過(guò)程中的重大事項(xiàng)；專門設(shè)立工程大總體，負(fù)責(zé)工程計(jì)劃、質(zhì)量、經(jīng)費(fèi)、保障條件等全要素管理和大總體協(xié)調(diào)工作；運(yùn)載火箭、探測(cè)器、發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控、地面應(yīng)用系統(tǒng)各負(fù)其責(zé)，分頭開展各系統(tǒng)研制建設(shè)工作；實(shí)施工程兩總負(fù)責(zé)制和分級(jí)管理制度，任命工程總指揮、總師、副總指揮、副總師，五大系統(tǒng)任命型號(hào)總指揮、總師、副總指揮、副總師，分層落實(shí)責(zé)任制；研制過(guò)程中實(shí)行重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組會(huì)、工程總師例會(huì)、月度研制調(diào)度會(huì)等機(jī)制。各級(jí)責(zé)任制的落實(shí)和行之有效機(jī)制的實(shí)施確保了工程研制順利進(jìn)行。

深空探測(cè)任務(wù)相對(duì)于地球軌道衛(wèi)星任務(wù)，具有任務(wù)規(guī)模復(fù)雜、探測(cè)器構(gòu)形特殊、環(huán)境極端惡劣、飛行距離遠(yuǎn)、飛行程序關(guān)鍵環(huán)節(jié)多、關(guān)鍵技術(shù)難度大、地面驗(yàn)證難等特點(diǎn)，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司實(shí)施重大技術(shù)獨(dú)立評(píng)估，大力開展飛行事件保證鏈分析，有效識(shí)別和控制工程研制過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，確保了各項(xiàng)任務(wù)圓滿成功。

1)重大技術(shù)獨(dú)立評(píng)估

重大技術(shù)獨(dú)立評(píng)估是針對(duì)中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司、甚至中國(guó)航天領(lǐng)域首次遇到的、影響任務(wù)成敗的重大技術(shù)，聘請(qǐng)獨(dú)立于探月工程研制隊(duì)伍以外的、國(guó)內(nèi)(含公司以外的)相關(guān)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域權(quán)威或知名專家，從第三方角度，對(duì)重大技術(shù)方案的正確性、地面驗(yàn)證的充分性、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制的有效性等方面開展評(píng)估，并給出意見(jiàn)和建議，為探月工程研制隊(duì)伍提供支撐和參考。在組織方式上，成立獨(dú)立評(píng)估委員會(huì)，根據(jù)重大技術(shù)涉及的專業(yè)技術(shù)方向，下設(shè)幾個(gè)專題評(píng)估組，遵循獨(dú)立、專業(yè)、客觀、深入的工作原則，通過(guò)聽取匯報(bào)、查閱資料、實(shí)物考證、交流質(zhì)詢、分析研究、復(fù)核復(fù)算、試驗(yàn)驗(yàn)證等方式開展評(píng)價(jià)工作。

2012年，重大技術(shù)獨(dú)立評(píng)估的措施和方法首次在嫦娥三號(hào)任務(wù)中得以應(yīng)用，成果作用顯著。評(píng)估委員會(huì)成立總體技術(shù)、安全著陸、巡視探測(cè)、推進(jìn)技術(shù)四個(gè)專題評(píng)估組，共提出406項(xiàng)評(píng)估意見(jiàn)和待辦事項(xiàng)，探測(cè)器系統(tǒng)針對(duì)專家意見(jiàn)進(jìn)行了復(fù)查和改進(jìn)，確保問(wèn)題全部閉環(huán)，為嫦娥三號(hào)探測(cè)器技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)可控、任務(wù)圓滿成功提供了有力的保障。重大技術(shù)獨(dú)立評(píng)估在嫦娥三號(hào)任務(wù)中的成功應(yīng)用，為其它重大航天器管理工作提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒，并在后續(xù)的探月三期探測(cè)器系統(tǒng)半彈道高速跳躍式再入返回試驗(yàn)、嫦娥五號(hào)月面采樣返回、嫦娥四號(hào)月球背面軟著陸和巡視勘察等任務(wù)中加以應(yīng)用，充分發(fā)揮外部專家力量，為重大工程順利實(shí)施保駕護(hù)航。

2)飛行事件保證鏈分析

飛行事件保證鏈分析是指探測(cè)器和運(yùn)載火箭系統(tǒng)總體、分系統(tǒng)和單機(jī)承研單位對(duì)相應(yīng)各級(jí)飛行事件的輸入條件、輸出結(jié)果、執(zhí)行時(shí)間以及與其它事件的關(guān)聯(lián)進(jìn)行梳理分析，對(duì)飛行事件的關(guān)鍵動(dòng)作進(jìn)行清理，確定重點(diǎn)保證工作項(xiàng)目，明確各飛行事件的責(zé)任制和工作要求，落實(shí)責(zé)任人，制定地面測(cè)試、飛行遙測(cè)數(shù)據(jù)的分析準(zhǔn)則，并以此來(lái)判定工作程序中每一事件執(zhí)行是否成功，提出確保各飛行事件成功、系統(tǒng)或單機(jī)的功能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)的措施，形成與飛行事件鏈相對(duì)應(yīng)的保證鏈。

飛行事件保證鏈分析方法在探月工程運(yùn)載火箭系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)研制中得到大力推行和應(yīng)用。特別是長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭專項(xiàng)立項(xiàng)后，在方案、初樣、試樣等不同研制階段針對(duì)飛行事件開展了深入的保證鏈研究和迭代分析，并據(jù)此完善了地面驗(yàn)證試驗(yàn)矩陣、故障預(yù)案等技術(shù)和質(zhì)量管理工作，為探月三期任務(wù)的研制提供了有力的保障。

1.2.2 技術(shù)創(chuàng)新

通過(guò)探月工程的實(shí)施，我國(guó)已經(jīng)突破了月球環(huán)繞、軟著陸、就位和巡視、采樣返回等一系列深空探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，具備對(duì)月球進(jìn)行科學(xué)探測(cè)的基本能力[1]。主要關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新包括：

(1)運(yùn)載火箭窄窗口多彈道發(fā)射技術(shù)，包括火箭發(fā)射與飛行技術(shù)、確保火箭運(yùn)載能力的措施與技術(shù)、發(fā)射場(chǎng)技術(shù)等；

(2)探測(cè)器地月轉(zhuǎn)移和環(huán)月飛行軌道設(shè)計(jì)技術(shù)，包括地月直接轉(zhuǎn)移軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)、環(huán)月飛行軌道優(yōu)化、著陸/上升軌道設(shè)計(jì)、月面軌道調(diào)整優(yōu)化等[3]；

(3)深空制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制技術(shù)，包括三體指向控制新技術(shù)、高精度自主變軌控制技術(shù)、控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、系統(tǒng)容錯(cuò)-重構(gòu)技術(shù)等[3]；

(4)深空遠(yuǎn)距離測(cè)控通信技術(shù)，包括測(cè)控通信體制研究、多探測(cè)器通信與相對(duì)定位技術(shù)、多元數(shù)據(jù)處理技術(shù)、集成化綜合電子系統(tǒng)、星載測(cè)控通信設(shè)備等[5]；

(5)月面軟著陸技術(shù)，包括軟著陸導(dǎo)航與控制、輕型桁架式主承力結(jié)構(gòu)、軟著陸緩沖機(jī)構(gòu)、可調(diào)推力式推進(jìn)等技術(shù)[7]；

(6)月面巡視與控制技術(shù)，包括月面移動(dòng)、環(huán)境感知、路徑規(guī)劃與控制等技術(shù)[4]；

(7)月夜生存技術(shù)，包括先進(jìn)熱控技術(shù)、同位素能源技術(shù)、機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑、密封技術(shù)和重復(fù)展開技術(shù)、元器件的月面生存低溫耐受技術(shù)等[4]；

(8)月面自動(dòng)采樣與封裝技術(shù)，包括采樣封裝綜合設(shè)計(jì)技術(shù)、樣品采集與定型技術(shù)、樣品封裝與穩(wěn)固技術(shù)、樣品長(zhǎng)期存儲(chǔ)技術(shù)等；

(9)月面起飛上升技術(shù)，包括基于著陸平臺(tái)的月面起飛技術(shù)，月面起飛上升制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制技術(shù)，月面起飛地面試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)等；

(10)月球軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)，包括交會(huì)對(duì)接總體設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)、交會(huì)對(duì)接GNC技術(shù)、弱撞擊式對(duì)接機(jī)構(gòu)技術(shù)等；

(11)接近第二宇宙速度返回地球高速跳躍式再入大氣技術(shù)，包括高速再入制導(dǎo)與控制技術(shù)、氣動(dòng)分析與試驗(yàn)技術(shù)、防熱結(jié)構(gòu)技術(shù)、回收著陸技術(shù)等[6]；

(12)深空新型科學(xué)載荷技術(shù)，包括高分辨率CCD立體相機(jī)、微波探測(cè)儀、激光高度計(jì)、伽瑪譜儀、X射線譜儀、γ/X射線譜儀、太陽(yáng)風(fēng)高能粒子探測(cè)器、太陽(yáng)離子探測(cè)器、月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、紫外相機(jī)、雙通道超寬帶時(shí)域脈沖雷達(dá)等[8]。

以上關(guān)鍵技術(shù)的突破進(jìn)一步提升中國(guó)航天技術(shù)水平，形成了月球探測(cè)工程基本技術(shù)體系，為未來(lái)火星、小行星、木星系乃至太陽(yáng)系外科學(xué)探測(cè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵技術(shù)的突破離不開地面試驗(yàn)驗(yàn)證，探月工程針對(duì)各項(xiàng)深空探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的需求，牽引支持開展專項(xiàng)地面試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)研究，已經(jīng)初步形成了深空探測(cè)地面試驗(yàn)驗(yàn)證體系，確保了探月工程研制工作的順利進(jìn)行，也為未來(lái)深空探測(cè)任務(wù)的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 探月工程三期地面試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)

月球及深空任務(wù)探測(cè)器發(fā)射后一旦出現(xiàn)故障幾乎不可能維修，為了提高探測(cè)器可靠度，降低任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)射前進(jìn)行充分的地面環(huán)境試驗(yàn)十分必要。月球及深空探測(cè)器與地球軌道航天器在考慮環(huán)境適應(yīng)性和環(huán)境試驗(yàn)方面有許多相似之處，但也有不同之處，特別是環(huán)繞、著陸、采樣返回探測(cè)任務(wù)中的空間環(huán)境、進(jìn)入環(huán)境、著陸環(huán)境及天體表面環(huán)境的特殊性，需要解決地面環(huán)境模擬試驗(yàn)的一系列具體的技術(shù)難題，同時(shí)需要建造和完善相關(guān)的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)施，通過(guò)充分的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品方案或制造質(zhì)量方面各種潛在的問(wèn)題和缺陷。

月球及深空探測(cè)任務(wù)遇到的環(huán)境有自然環(huán)境和誘導(dǎo)環(huán)境兩大類，前者是客觀存在的，后者是探測(cè)器和運(yùn)載火箭產(chǎn)生的[9]。環(huán)境對(duì)探測(cè)器的影響涉及機(jī)械、電、熱、磁、光學(xué)、輻射等各個(gè)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，環(huán)境對(duì)探測(cè)器產(chǎn)品產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)可在材料、元器件、組件、分系統(tǒng)、系統(tǒng)等各種裝配級(jí)別上表現(xiàn)出來(lái)。環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證工作貫穿于整個(gè)型號(hào)的研制計(jì)劃中，不同的研制階段需要進(jìn)行不同的環(huán)境試驗(yàn)來(lái)達(dá)到不同的試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

針對(duì)全任務(wù)周期內(nèi)經(jīng)受的環(huán)境，在綜合考慮效益、進(jìn)度、可行性的前提下，需盡可能地在地面針對(duì)各個(gè)環(huán)境進(jìn)行驗(yàn)證，以驗(yàn)證產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案、工藝方案的正確性和合理性，暴露產(chǎn)品制造質(zhì)量、材料、工藝方面的缺陷，排除早期失效，提高工作壽命期間的使用可靠性。

針對(duì)探月工程這些高度復(fù)雜的工程任務(wù)，在規(guī)劃系統(tǒng)級(jí)地面驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)應(yīng)遵循以下基本原則：

(1)能夠?qū)υ囼?yàn)對(duì)象進(jìn)行充分驗(yàn)證。

(2)試驗(yàn)邊界條件不能低于真實(shí)的環(huán)境經(jīng)歷，能夠?qū)υ囼?yàn)對(duì)象起到加嚴(yán)考核的目的。

(3)在滿足試驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上，試驗(yàn)方法盡量簡(jiǎn)單、安全、可靠。

(4)試驗(yàn)工況在覆蓋在軌工作工況的前提下盡可能的少。

以探月三期工程為例，其任務(wù)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)是前所未有的，新技術(shù)更多，試驗(yàn)驗(yàn)證更難。長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭和嫦娥五號(hào)探測(cè)器應(yīng)用了大量的新技術(shù)和新產(chǎn)品，均需在地面進(jìn)行充分的試驗(yàn)驗(yàn)證?；谏鲜鲈瓌t，除了進(jìn)行比常規(guī)任務(wù)更為復(fù)雜的力學(xué)試驗(yàn)、熱試驗(yàn)、電性能綜合試驗(yàn)和大系統(tǒng)對(duì)接試驗(yàn)等地面試驗(yàn)外，工程任務(wù)還開展了交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移專項(xiàng)試驗(yàn)、著陸起飛綜合驗(yàn)證試驗(yàn)、采樣封裝專項(xiàng)試驗(yàn)、全尺寸羽流導(dǎo)流試驗(yàn)、樣品轉(zhuǎn)移聯(lián)合驗(yàn)證試驗(yàn)、高超再入及風(fēng)洞試驗(yàn)等20余項(xiàng)地面專項(xiàng)試驗(yàn)。

下面結(jié)合探月三期工程任務(wù)實(shí)施中的7個(gè)有代表性的專項(xiàng)驗(yàn)證試驗(yàn)，介紹其地面試驗(yàn)技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的帶動(dòng)性。

2.1 全箭模態(tài)專項(xiàng)試驗(yàn)

全箭模態(tài)專項(xiàng)試驗(yàn)的目的是獲取高精度的全箭振動(dòng)特性參數(shù)，為箭上控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

探月三期工程研制中，針對(duì)該驗(yàn)證需求建造了火箭振動(dòng)試驗(yàn)塔，用于新一代大型運(yùn)載火箭全箭及部段模態(tài)試驗(yàn)，如圖1所示。該試驗(yàn)可滿足起飛質(zhì)量小于1500 t的大型火箭全箭動(dòng)特性試驗(yàn)需求，提升了運(yùn)載火箭系統(tǒng)的地面試驗(yàn)驗(yàn)證能力。

圖1 全箭模態(tài)專項(xiàng)試驗(yàn)Fig.1 Overall modal test of launch vehicle

嫦娥五號(hào)探測(cè)器和運(yùn)載火箭聯(lián)合開展了模態(tài)試驗(yàn)，取得了高精度全箭振動(dòng)特性參數(shù)，修正了相應(yīng)模型，為箭上控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，為長(zhǎng)征五號(hào)首飛成功奠定了基礎(chǔ)。

2.2 著陸起飛綜合驗(yàn)證試驗(yàn)

軟著陸前，探測(cè)器一般通過(guò)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力下降段減速。由于動(dòng)力下降過(guò)程中涉及到測(cè)距、測(cè)速、地形識(shí)別、導(dǎo)航敏感器的自主導(dǎo)航控制、控制和推進(jìn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作等復(fù)雜過(guò)程，需要在地面對(duì)動(dòng)力下降段過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證[9]。但是若在地面驗(yàn)證整個(gè)動(dòng)力下降過(guò)程，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下幾乎是不可能的，也是沒(méi)有必要的。動(dòng)力下降段著陸器需完成減速、地形識(shí)別、避障、懸停及關(guān)機(jī)等關(guān)鍵動(dòng)作，而懸停段、避障段、緩速下降段中著陸器也包含這些關(guān)鍵動(dòng)作，綜合考慮經(jīng)費(fèi)、研制進(jìn)度和地面模擬方法的局限性，采用懸停段、避障段、緩速下降段地面試驗(yàn)驗(yàn)證整個(gè)動(dòng)力下降過(guò)程是充分必要的。

月面穩(wěn)定、可靠起飛是上升器月面上升、入軌的前提，上升器月面起飛瞬間過(guò)程包含復(fù)雜的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，需要研究起飛平臺(tái)傾角、支撐狀態(tài)、連接解鎖特性、發(fā)動(dòng)機(jī)推力特性等綜合因素對(duì)月面上升動(dòng)力穩(wěn)定性影響，建立耦合動(dòng)力學(xué)模型，在理論分析的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行月面起飛的地面綜合試驗(yàn)，以對(duì)理論模型進(jìn)行驗(yàn)證，并通過(guò)月面起飛的地面綜合試驗(yàn)對(duì)月面上升關(guān)鍵參數(shù)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析、驗(yàn)證。

參考探月二期工程研制經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合月面著陸和上升驗(yàn)證需求，工程任務(wù)中設(shè)計(jì)了著陸起飛綜合驗(yàn)證試驗(yàn)。著陸起飛綜合驗(yàn)證試驗(yàn)的目的是考核起飛穩(wěn)定性及控制系統(tǒng)交接條件滿足性，考核探測(cè)器系統(tǒng)的控制能力，驗(yàn)證上升器對(duì)不同起飛初始條件的適應(yīng)能力，綜合演練起飛工作過(guò)程，驗(yàn)證起飛程序設(shè)計(jì)的正確性。

試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括驗(yàn)證器和試驗(yàn)場(chǎng)系統(tǒng)，其中，驗(yàn)證器一般包括涉及起飛上升過(guò)程的著陸器和上升器，試驗(yàn)場(chǎng)系統(tǒng)一般包括試驗(yàn)架、模擬月表、地面測(cè)量、指揮控制和試驗(yàn)保障子系統(tǒng)等組成部分。

探月三期工程研制中，針對(duì)該驗(yàn)證需求建設(shè)了大型月球著陸起飛綜合試驗(yàn)場(chǎng)，研制了跨度約100 m、高約110 m的著陸起飛試驗(yàn)塔架等試驗(yàn)設(shè)施。該設(shè)施在高度方向上提供了約70 m的運(yùn)動(dòng)空間，可提供全物理仿真條件模擬軟著陸和起飛過(guò)程，在充分接近真實(shí)情況下考核方案，驗(yàn)證控制、推進(jìn)等分系統(tǒng)間工作的匹配性、可靠性，如圖2所示。

圖2 著陸起飛綜合驗(yàn)證試驗(yàn)Fig.2 Landing and flying-off comprehensive test

利用建成的大型月球著陸起飛綜合試驗(yàn)場(chǎng)，開展了著陸穩(wěn)定性試驗(yàn)和著陸起飛綜合驗(yàn)證試驗(yàn)。其中，著陸穩(wěn)定性試驗(yàn)驗(yàn)證了月球重力場(chǎng)下著陸面地形地貌和著陸面力學(xué)參數(shù)對(duì)著陸穩(wěn)定性的影響；進(jìn)行了著陸沖擊試驗(yàn)，獲取了器上主要部位的沖擊響應(yīng)，并對(duì)單機(jī)力學(xué)環(huán)境條件的正確性進(jìn)行了確認(rèn)。著陸起飛綜合驗(yàn)證試驗(yàn)，主要包括不點(diǎn)火試驗(yàn)和點(diǎn)火試驗(yàn)兩個(gè)階段。重點(diǎn)驗(yàn)證了軟著陸過(guò)程中安全區(qū)域的識(shí)別能力及避障控制性能、綜合控制能力、月面起飛過(guò)程的穩(wěn)定性以及月面軟著陸及起飛程序設(shè)計(jì)的正確性。同時(shí)也摸索、掌握了一系列針對(duì)軟著陸的地面驗(yàn)證試驗(yàn)方案和試驗(yàn)方法。

2.3 采樣封裝專項(xiàng)試驗(yàn)

探月三期工程嫦娥五號(hào)采用鉆取機(jī)構(gòu)獲取月表以下、最大深度約2 m的樣品；采用機(jī)械臂加末端采樣器的方式實(shí)現(xiàn)月表采樣。通常為了確保樣品保持在目標(biāo)天體表面的特性不受后續(xù)飛行過(guò)程的影響，一般均要采取必要的密封手段，即將樣品進(jìn)行初級(jí)封裝或整形的樣品包裝密封保存，并將密封的樣品轉(zhuǎn)移到返回艙。在設(shè)計(jì)樣品采集、封裝和轉(zhuǎn)移方案時(shí)，特別是設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)時(shí)，除了考慮飛行過(guò)程經(jīng)歷的力學(xué)、溫度、真空、輻照等環(huán)境條件，還要考慮目標(biāo)天體表面的粉塵、重力、光照、地形和天體表面的地質(zhì)特性等環(huán)境因素對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，確保相應(yīng)的機(jī)構(gòu)能夠適應(yīng)所經(jīng)歷的環(huán)境以及過(guò)程中的不確定因素；需在地面開展充分的采樣封裝專項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證。

采樣封裝專項(xiàng)試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證任務(wù)實(shí)施中采樣及封裝過(guò)程主要設(shè)備的功能、性能與接口匹配性，以及采樣程序的正確性和合理性。

探月三期工程研制中，針對(duì)該驗(yàn)證需求建設(shè)了地外天體采樣封裝任務(wù)試驗(yàn)場(chǎng)。該試驗(yàn)場(chǎng)具備模擬地外天體低重力、復(fù)雜土壤特性、光照環(huán)境、探測(cè)器著陸狀態(tài)等條件能力，可滿足月球及后續(xù)深空探測(cè)器采樣與封裝試驗(yàn)需求，如圖3所示。

圖3 采樣封裝專項(xiàng)試驗(yàn)Fig.3 Sample collection and packaging test

嫦娥五號(hào)開展了采樣封裝專項(xiàng)試驗(yàn)，根據(jù)具體試驗(yàn)?zāi)康暮凸r，試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括標(biāo)稱采樣封裝、傾斜姿態(tài)采樣封裝、極端模擬月壤采樣封裝、采樣封裝排故演練等多類試驗(yàn)。重點(diǎn)驗(yàn)證了采樣封裝過(guò)程主要設(shè)備的功能、性能與接口匹配性以及采樣程序的正確性和合理性；達(dá)到了程序驗(yàn)證、控制方案驗(yàn)證、設(shè)備驗(yàn)證等目標(biāo)，積累了地外天體采樣過(guò)程真實(shí)模擬試驗(yàn)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，有力支撐了采樣封裝的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.4 全尺寸羽流導(dǎo)流專項(xiàng)試驗(yàn)

探測(cè)器完成月面探測(cè)及采樣任務(wù)后，需要利用發(fā)動(dòng)機(jī)將上升器從月面推入環(huán)月軌道。由于上升器與著陸器或上升器發(fā)射平臺(tái)距離較近，因此兩級(jí)分離期間將在著陸器或上升器發(fā)射平臺(tái)的頂板和上升器的底部產(chǎn)生很高的壓力和熱流，直至兩器之間充分分離，即發(fā)動(dòng)機(jī)羽流能自由擴(kuò)散，沒(méi)有來(lái)自著陸器或上升器發(fā)射平臺(tái)的羽流反射。這種在兩級(jí)之間有限區(qū)域內(nèi)由發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火產(chǎn)生的熱效應(yīng)，需要開展上升器起飛羽流影響試驗(yàn)驗(yàn)證。

全尺寸羽流導(dǎo)流專項(xiàng)試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證上升器起飛發(fā)動(dòng)機(jī)與羽流導(dǎo)流裝置的相容性，驗(yàn)證典型工況條件下起飛發(fā)動(dòng)機(jī)羽流對(duì)上升器、著陸器的綜合力、熱效應(yīng)，考核羽流熱防護(hù)材料性能及防護(hù)效果。

全尺寸羽流導(dǎo)流試驗(yàn)系統(tǒng)由驗(yàn)證器和試驗(yàn)場(chǎng)組成。試驗(yàn)中上升驗(yàn)證器與著陸驗(yàn)證器安裝于高模臺(tái)真空艙內(nèi)，其中上升驗(yàn)證器通過(guò)轉(zhuǎn)接裝置固定垂直安裝在承力架上，著陸驗(yàn)證器被安裝于位姿調(diào)整裝置上，并可與其一起運(yùn)動(dòng)。針對(duì)該驗(yàn)證需求建設(shè)了全尺寸羽流導(dǎo)流試驗(yàn)場(chǎng)，主要用于完成3000 N以下推力發(fā)動(dòng)機(jī)的羽流試驗(yàn)、空間飛行器及其部組件高真空環(huán)境試驗(yàn)、推進(jìn)劑高真空蒸發(fā)試驗(yàn)等項(xiàng)目，如圖4所示。

圖4 全尺寸羽流導(dǎo)流專項(xiàng)試驗(yàn)Fig.4 Full size conduction test

通過(guò)開展全尺寸羽流導(dǎo)流專項(xiàng)試驗(yàn)，獲取了發(fā)動(dòng)機(jī)羽流對(duì)上升器、著陸器的綜合力和熱效應(yīng)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)與羽流導(dǎo)流裝置的相容性。同時(shí)也提升了羽流擾動(dòng)力測(cè)量、真空壓力場(chǎng)測(cè)量、發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)饬骷げy(cè)量及低溫下測(cè)量設(shè)備溫度控制等方面的技術(shù)水平。

2.5 交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移專項(xiàng)試驗(yàn)

交會(huì)對(duì)接過(guò)程的重點(diǎn)難點(diǎn)是導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)。交會(huì)對(duì)接過(guò)程中，一般情況下導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制的主要任務(wù)是完成上升器和軌道器的軌道和姿態(tài)控制、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程交會(huì)和近程控制，包括捕獲、跟蹤與測(cè)量、近程引導(dǎo)直至軌道器接近上升器并滿足對(duì)接條件。近程引導(dǎo)與控制一般要完全依靠上升器和軌道器自主完成，除了控制計(jì)算機(jī)的自主能力提高、制導(dǎo)控制方法的精度要求需滿足后續(xù)對(duì)接等任務(wù)需求，最重要的技術(shù)難點(diǎn)就是相對(duì)測(cè)量，即通過(guò)上升器和軌道器攜帶的敏感器測(cè)量?jī)蓚€(gè)飛行器之間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。目前主要的相對(duì)測(cè)量技術(shù)主要有微波測(cè)距測(cè)速、激光測(cè)距測(cè)速和光學(xué)成像測(cè)距測(cè)速等，這些測(cè)量手段的作用距離、測(cè)量精度和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性等存在差異，需根據(jù)任務(wù)需要配置一種或多種敏感器，共同完成近距離的相對(duì)測(cè)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)近程自主交會(huì)控制。

交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移專項(xiàng)試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證交會(huì)對(duì)接過(guò)程中探測(cè)器系統(tǒng)的控制性能，驗(yàn)證控制系統(tǒng)、對(duì)接/樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的匹配性，驗(yàn)證交會(huì)對(duì)接飛行程序設(shè)計(jì)的正確性。

交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移專項(xiàng)試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括驗(yàn)證器和試驗(yàn)場(chǎng)系統(tǒng)，其中，驗(yàn)證器一般為模擬的軌道器、返回器和上升器，由交會(huì)對(duì)接端面、器上產(chǎn)品及其模擬件、器上仿真控制系統(tǒng)等組成，試驗(yàn)場(chǎng)系統(tǒng)一般包括大型超平支撐氣浮平臺(tái)及其控制系統(tǒng)、高精度基準(zhǔn)、可視化演示、地面總控和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視等組成部分。

交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移專項(xiàng)試驗(yàn)采用在大型超平支撐平臺(tái)上的2臺(tái)六自由度氣浮臺(tái)(分別模擬軌道器和上升器)，模擬微重力環(huán)境下軌道器和上升器的相對(duì)位置與姿態(tài)運(yùn)動(dòng)。大型超平支撐平臺(tái)由200塊大理石組成，每塊大理石都可以調(diào)整，構(gòu)成平面度優(yōu)于0.63 mm的30 m×40 m(1200 m2)的平面，是六自由度氣浮臺(tái)平面運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)平面和承載平面，平臺(tái)負(fù)載能力可達(dá)10 000 kg，具備了調(diào)平到水平度角秒量級(jí)、臺(tái)階差微米量級(jí)的水平。為此，探月三期工程研制中，針對(duì)該驗(yàn)證需求建造了交會(huì)對(duì)接全物理試驗(yàn)平臺(tái)，采用六自由度氣浮臺(tái)等設(shè)施實(shí)現(xiàn)了嫦娥五號(hào)探測(cè)器交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移過(guò)程的全物理仿真驗(yàn)證，如圖5所示。

通過(guò)開展交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移專項(xiàng)試驗(yàn)，主要針對(duì)近程交會(huì)接近段控制、對(duì)接抓捕、撤離控制和交會(huì)對(duì)接全過(guò)程開展了地面驗(yàn)證，包含正常及拉偏條件模擬工況，重點(diǎn)驗(yàn)證了控制系統(tǒng)、對(duì)接機(jī)構(gòu)與樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)在整個(gè)交會(huì)對(duì)接和樣品轉(zhuǎn)移任務(wù)中的時(shí)序協(xié)調(diào)性和設(shè)計(jì)正確性，為控制系統(tǒng)、飛行時(shí)序等設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

圖5 交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移專項(xiàng)試驗(yàn)Fig.5 Rendezvous-docking and sample transfer test

2.6 樣品轉(zhuǎn)移聯(lián)合驗(yàn)證專項(xiàng)試驗(yàn)

當(dāng)兩個(gè)飛行器間的相對(duì)關(guān)系滿足對(duì)接或樣品轉(zhuǎn)移初始條件后，需通過(guò)對(duì)接機(jī)構(gòu)將兩個(gè)飛行器可靠連接在一起，通過(guò)樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)將樣品和容器從一個(gè)飛行器轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)飛行器中。

樣品轉(zhuǎn)移聯(lián)合驗(yàn)證試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證樣品轉(zhuǎn)移任務(wù)相關(guān)產(chǎn)品之間接口的正確性、匹配性、協(xié)調(diào)性。

樣品轉(zhuǎn)移聯(lián)合驗(yàn)證試驗(yàn)系統(tǒng)主要由對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)整機(jī)特性測(cè)試臺(tái)、對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)主動(dòng)件、被動(dòng)件、密封封裝裝置、樣品艙、對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移綜合管理單元和綜合測(cè)試設(shè)備等組成。

樣品轉(zhuǎn)移聯(lián)合驗(yàn)證試驗(yàn)利用對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)整機(jī)特性測(cè)試臺(tái)，進(jìn)行垂直方向上的樣品轉(zhuǎn)移試驗(yàn)。為此，探月三期工程研制中，針對(duì)該驗(yàn)證需求建設(shè)了輕小型對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的地面驗(yàn)證系統(tǒng)，采用等效接口驗(yàn)證方法，模擬三器間相對(duì)12自由度的位置姿態(tài)、在軌轉(zhuǎn)移時(shí)樣品容器的失重狀態(tài)和高低溫環(huán)境。

樣品轉(zhuǎn)移聯(lián)合驗(yàn)證試驗(yàn)共進(jìn)行了正常、位置拉偏、載荷拉偏及故障條件下等多個(gè)工況驗(yàn)證。通過(guò)樣品轉(zhuǎn)移聯(lián)合驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證了正常情況下主動(dòng)件中心與樣品艙中心位置偏差、負(fù)載條件下的樣品轉(zhuǎn)移能力，驗(yàn)證了拉偏情況下主動(dòng)件中心與樣品艙中心位置拉偏、負(fù)載條件下的樣品轉(zhuǎn)移能力；模擬了各產(chǎn)品在軌可能出現(xiàn)的故障情況，對(duì)各類故障進(jìn)行了演練；突破了地面條件下多維、多應(yīng)力、高精度的對(duì)接和樣品轉(zhuǎn)移綜合驗(yàn)證技術(shù)；解決了失重模擬、高精度運(yùn)動(dòng)與空間環(huán)境耦合下的驗(yàn)證難題。同時(shí)建立了對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移的多學(xué)科協(xié)同工作平臺(tái)，為轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能驗(yàn)證提供完整全面的仿真分析手段。

2.7 高超再入地面風(fēng)洞專項(xiàng)試驗(yàn)

探月三期作為我國(guó)首個(gè)地外天體采樣返回的任務(wù)，工程采用了跳躍式再入方式，具有再入速度高、再入航程長(zhǎng)、峰值熱流密度高、總加熱時(shí)間長(zhǎng)和總加熱量大等特點(diǎn)，需要同時(shí)解決以近第二宇宙速度進(jìn)入大氣層、躍出大氣層及二次再入、長(zhǎng)航程精確返回預(yù)定落區(qū)等問(wèn)題，對(duì)我國(guó)再入返回技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)[6]。

探測(cè)器高速再入地球時(shí)，氣動(dòng)外形減速是降低進(jìn)入速度的主要手段。氣動(dòng)減速過(guò)程中需要兼顧氣動(dòng)熱、氣動(dòng)力、落點(diǎn)散布等約束。為了獲取返回器在再入大氣過(guò)程中的氣動(dòng)力特性數(shù)據(jù)以及熱環(huán)境數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證燒蝕材料的燒蝕特性，需要開展大量的氣動(dòng)、燒蝕試驗(yàn)工作，確保研究采用的方法以及模型的正確性，具體包括風(fēng)洞測(cè)力試驗(yàn)、風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)、風(fēng)洞測(cè)熱試驗(yàn)、彈道打靶、自由飛試驗(yàn)、風(fēng)洞燒蝕試驗(yàn)等。

針對(duì)探月三期工程高速再入返回氣動(dòng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證需求，新建了高頻感應(yīng)加熱風(fēng)洞、高焓激波風(fēng)洞、低密度風(fēng)洞系統(tǒng)，開展了多個(gè)風(fēng)洞專項(xiàng)試驗(yàn)。通過(guò)飛行試驗(yàn)器在軌飛行，驗(yàn)證、突破了高速再入返回氣動(dòng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)；探索出一套適用于第二宇宙速度再入返回器研制的氣動(dòng)分析與驗(yàn)證途徑方法；牽引發(fā)展的抗沖刷熱流傳感器制作工藝、高精度測(cè)力試驗(yàn)技術(shù)等。該系統(tǒng)可應(yīng)用于其它復(fù)雜外形高超聲速飛行器測(cè)力、測(cè)熱試驗(yàn)中。

通過(guò)高超再入地面風(fēng)洞專項(xiàng)試驗(yàn)，獲取了第二宇宙速度跳躍式再入氣動(dòng)環(huán)境參數(shù)，提升了預(yù)測(cè)方法的精度以及速域、空域的適用范圍。

3 結(jié)束語(yǔ)

探月工程的實(shí)施，用有限的探測(cè)次數(shù)、較少的投入，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)航天從地球走向深空的跨越，實(shí)現(xiàn)了中華民族的千年奔月夢(mèng)想。月球環(huán)繞和著陸巡視探測(cè)的任務(wù)目標(biāo)已經(jīng)圓滿完成，月面采樣返回的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)突破，大幅度地提升了中國(guó)空間科學(xué)的研究水平和技術(shù)能力；帶動(dòng)了大型運(yùn)載火箭、深空測(cè)控網(wǎng)的建造，提升了地面高水平專項(xiàng)驗(yàn)證設(shè)施研制的能力；拓展了航天技術(shù)認(rèn)知的深度和廣度，提升了基礎(chǔ)理論水平的發(fā)展，取得了技術(shù)成果和專利；積累了一套完整的航天重大工程組織管理的經(jīng)驗(yàn)和方法，為后續(xù)深空探測(cè)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

本文面向未來(lái)深空探測(cè)任務(wù)發(fā)展前景，重點(diǎn)總結(jié)分析了探月工程三期牽引發(fā)展的運(yùn)載火箭和探測(cè)器系統(tǒng)7項(xiàng)典型大型地面試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)建設(shè)和應(yīng)用情況。所形成的技術(shù)和設(shè)施成果可針對(duì)深空探測(cè)任務(wù)特別是環(huán)繞、著陸、采樣返回等任務(wù)實(shí)施全周期內(nèi)的各種環(huán)境要求開展地面驗(yàn)證試驗(yàn)工作，可驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案、工藝方案的正確性和合理性，提前暴露產(chǎn)品在制造質(zhì)量、材料、工藝方面存在的缺陷，提高火箭發(fā)射和探測(cè)器在軌工作的可靠性，確保探測(cè)任務(wù)取得圓滿成功、獲得第一手有效科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)。

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