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孙泽洲:嫦娥四号传回月球近景图离不开他13年的付出,月背软着陆为中国实现载人登月打下契机

孙泽洲:嫦娥四号传回月球近景图离不开他13年的付出,月背软着陆为中国实现载人登月打下契机


嫦娥四号着陆月球后 传回第一张月球照片

北京时间1月3日,嫦娥四号月球探测器飞行26天后,在月球背面成功着陆,实现了人类探测器首次在月球背面软着陆,后通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。


月球背面软着陆技术难度非常大,探月大国美国、前苏联都未实现。中国航天在2019年开年就创造了人类探月史上新的世界纪录,标志着中国对月球探索又向前迈进了一大步。


对外界关心的问题——此次嫦娥四号执行什么任务、为什么发射时间定在凌晨2点半、为何要绕月飞行大半个月后再着陆等问题,嫦娥四号总设计师孙泽洲表示:嫦娥四号目前主要任务有两个,一是研制发射月球中继通信卫星,实现国际首次地月拉格朗日L2点的测控及中继通信;二是研制发射月球着陆器和巡视器,实现国际首次月球背面软着陆和巡视探测。登陆月球背面对我国深空测控和通信是一次巨大的提升,对我国未来登陆火星是一次技术的积累。

2018年12月8日,嫦娥四号发射现场

嫦娥四号飞行器

“嫦娥四号”之所以在凌晨发射,因为它要着陆必然会和月球交会,但它和月球交会的时间、落月时间都受自然因素的严格限制;错过最佳时间,很难着陆成功。探测器首先要成为月球的卫星,然后再着陆到月球上去,这个交会的时间点具有唯一性且稍纵即逝。只有在恰好的时间点,嫦娥四号卫星进行交会并逐渐减速,才能和月球成为一体。据此推算,嫦娥四号的发射时间定为凌晨2点半。


而嫦娥四号来到月球后,之所以并不急于登陆,且它的绕月飞行时间比“嫦娥三号”多出十几天,是为了让探测器落到月球后能得到充分的太阳光,以便展开工作,这就需要嫦娥四号在月球的白天着陆。但月球的自转周期是28天,相当于月球上“一天”等于地球上的一个月。所以在月球黑夜开始绕月飞行的“嫦娥四号”探测器,要等上大约半个月,才能赶在月球白天时候着陆。

嫦娥四号总设计师孙泽洲

今年48岁的嫦娥四号总设计师孙泽洲,之前曾担任过嫦娥一号卫星副总设计师、探月工程二期探测器系统总设计师、嫦娥三号探测器系统总设计师,参与、负责嫦娥探月工程13年,圆满完成了我国首次绕月探测任务和首次月面软着陆及巡视探测任务,为我国深空探测领域的发展做出了突出贡献。


儿时梦想 因努力成现实

不同于白发学者的形象,孙泽洲是一个风华正茂的年轻人,出生在辽宁沈阳的他,1992年在南京航空航天大学电子工程专业毕业后,进入中国航天科技集团中国空间技术研究院工作。


说起从业经历,他表示:小时候常听老师们讲起院士、科学家的故事,自己特别佩服和崇拜科学家,没想到长大后能够和他们一起并肩战斗,感到非常荣幸。


2000年,孙泽洲任资源一号02星总体副主任设计师,分管测控和载荷。2002年,他参与绕月探测工程的前期论证,并负责星载测控系统的论证工作。绕月探测工程的前期论证工作繁琐复杂,困难重重。约38万公里的地月距离,导致星地无线信号的衰减比地球同步轨道卫星高20倍以上,对现有的星载测控分系统来说,研制难度非常大。


为解决问题,他不分昼夜地查找数据、资料,反复进行分析、研究、比对、计算,终于使星载测控系统的论证工作顺利进行;后期的论证工作向工程层面转化,他及时转变思路,转为重点关注工程系统中各大系统间的接口问题,保证了论证工作平稳有效地进行。


2003年,在各系统共同努力下,“嫦娥”工程方案基本确定。由于技术水平超群、协调能力出色,院里让他协助嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建负责卫星总体技术管理工作,主要负责协调嫦娥一号各分系统工作,保证系统的总体的优化。期间在叶培建院士的指导、帮助下,他的业务水平得到进一步提升。


2004年,嫦娥一号卫星研制队成立,他被任命为嫦娥一号副总设计师。这就意味着他要离开老师的指导,独自带队面对前所未有的挑战。


嫦娥一号卫星研制队以年轻人为主,他们基本都没有太多经验。而且,嫦娥一号的研发和他之前的工作不同,基本没有太多经验可循。从系统级别来说,嫦娥面临着四大难点,轨道设计、GNC分系统(制导、导航与控制)、热控和测控通信。同时,嫦娥一号研发团队还要研发两大关键技术产品——定向天线、紫外敏感器。面对资料不多、经验不足、进度紧张等困难,他们几乎是“白手起家”。


工作启动后,遇到的困难比想象的更多。首先,作为副总设计师,他要从总体上把控,确保工作总体高效和系统的优化,对于工作中涉及到的多学科知识要非常熟悉。这比他之前只做好分内工作要难得多。


之前他做的是与测控专业相关的工作,成为副总设计师,他要分管热控、供配电和结构等分系统,专业跨度非常大;新的工作范围并不熟悉,他开始阅读大量相关专业书籍,并经常跟相关专家请教,这才提升了专业水准。


2004年12月,嫦娥一号初样产品交付后,整星综合测试工作宣告开始。在“嫦娥一号”卫星进入初样阶段后,生产原理样机时疏漏的问题一并暴露了出来。大家互相不理解彼此的接口、软件等,每天都出现新问题。


综合测试共涉及100多台设备和23类软件,这项工作一直进行到2005年9月才算完成。期间,各种问题迫使他经常工作到晚上九、十点钟,如遇突发情况,忙到下半夜成了常事。


自主创新的答卷,却心里忐忑

回想当初嫦娥一号卫星初样转正样评审时的经历,他表示,当时他们就像等待宣布高考成绩的考生,心情极为忐忑。嫦娥一号自主创新幅度很大,创新能否得到“考官”承认,他们心里没底。“嫦娥一号”卫星的先进性,在于用先进技术实现了新的任务要求。正因为任务新,谁都没有过经验,期间,他们提出的新方案,有时会遇到一些质疑。可为解决新的问题,他们提出的创新方案层出不穷。


作为副总设计师,他从任务总体需求出发,负责对各分系统研制工作进行监督、协调。在前期设计、摸索过程中,他经常组织大家一起讨论,倡导“当个人能力不足时要通过集体来弥补,集体因大家协调合作而变得强大”。


在他的影响下,研发团队在智慧碰撞中共同前进,每个人都要尽可能全面了解系统环境,通过合作沟通让别人尽可能地认同自己。这大大增加了大家的协调性,让很多棘手问题得以解决。


2005年底,初样设计得到了论证组专家的肯定,成功转入正样。孙泽洲和他的团队甚至没有特意去庆祝,因为他们要迎接下一次更为关键的“考试”——卫星正样研制与发射。

发射嫦娥三号时的孙泽洲


探月成功,为我国实现载人登月奠定基础

1969年,美国宇航员阿姆斯特朗成功登月

从1958年美国、苏联启动探月计划开始,人类的探月活动已进行了130多次,之前最著名的是1969年,美国宇航员阿姆斯特朗搭乘“阿波罗11号”(Apollo 11)宇宙飞船登月成功,之后就再无大的动作。


2019年中国嫦娥四号探测器实现了全球首次月球背面软着陆,说明我国航天技术已经处于世界前列。


目前人类已进入太空经济时代,美、俄、日等一些大国围绕“太空经济”展开了新一轮的竞争,已将深空探测拓展到了空间能源利用、资源开发和空间医疗等诸多领域。


2017年底,美国总统特朗普签署了“1号太空政策指令”,宣布美国宇航员将重要返月球;印度正在筹备发射“月船二号”;日本拟计划在月球上建设太阳能电站.....。各国航天探索的范围基本都在月球、小行星和火星之间,其中“地月空间”是探索的主要领域,也是未来各国航天业发展的战略空间。


对此,我国嫦娥五号探测器总设计师、中国科学院院士杨孟飞,在2018年两会期间和多位政协委员联名提交了有关探月工程的提案:呼吁中国尽快启动实施探月四期工程,持续推进我国月球探测由“跟跑、并跑”向“领跑”的转变,抢占航天科技战略制高点。


我国月球探测工程分为“绕、落、回”三步,嫦娥一号、嫦娥二号及嫦娥三号已分别完成了“绕”、“落”的任务。目前我国已经具备月球环绕、软着陆、表面巡视、月地返回等多项探测能力,建成了较为完善的月球探测工程体系,创造了第一次月球软着陆即成功的先例、实现了人类第一次月球背面成功软着陆,我国已成功跨入了月球以远的深空探测国家行列。


预计2019年实施的嫦娥五号任务,将会实现月球无人自动采样返回,圆满完成探月工程第三步“回”的规划目标。未来,我国或将2030年左右实现载人登月。

发布于 2019-01-08

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