嫦娥探月,中国又将创造一个深空探测奇迹

嫦娥探月,中国又将创造一个深空探测奇迹
2018年12月06日 17:48 新浪科技-自媒体综合

  来源:科技日报微信公众号

  月球是距离人类家园最近的天体,寄托着人类的无限神往。嫦娥奔月、万户飞天,是中华民族久远的美好梦想。探访美丽的月球,也成为古往今来各国人民的强烈愿望。

  作为中国空间事业发展的主力军,中国航天科技集团五院牵头提出了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》16个重大专项中的载人航天与探月工程、高分辨率对地观测系统、第二代卫星导航系统等三个专项,抓总研制了我国探月工程实施以来的所有探测器,圆满实现了探月工程第一、二步的任务目标,为我国探月工程的实施和深空探测领域的发展作出了卓越贡献。

  嫦娥一号:树立中国航天第三个里程碑

  1994年,我国科学家开始进行探月活动必要性和可行性研究。2000年11月22日,中国政府首次公布了航天白皮书——《中国的航天》,明确了近期发展目标中包括“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”。

嫦娥一号轨道示意图。(图片来自中国探月与深空探测网)嫦娥一号轨道示意图。(图片来自中国探月与深空探测网)

  2001年,由孙家栋院士牵头,国防科工委组织中国科学院、航天科技集团、总装备部等单位正式启动月球探测工程的相关论证工作。航天科技集团五院作为中国空间技术的主力军,率先成立项目办公室,展开月球探测卫星方案的论证工作。面对任务重、起点高、工作量大的难题,五院科研人员本着“又好、又快、又省”的发展方针,根据我国目前的科学技术水平,充分利用了我国应用卫星研制成功的经验和成果,最大限度地采用经过飞行试验检验的卫星平台及相关分系统的硬件和软件,知难而进、勇于创新、夜以继日,通过两年多的艰苦会战,终于设计出结合了东方红三号卫星平台与中国资源卫星特点,又具备多项新技术的嫦娥一号卫星方案,并顺利完成了奔月、探月的关键技术攻关。

  2004年1月23日,温家宝总理批准绕月探测工程立项,我国月球探测工程全面启动。作为“绕、落、回”三步走的第一步,首期绕月工程就是研制和发射探月卫星嫦娥一号。

  没有成熟的经验可借鉴,没有充分的数据去参考,没有试验星,要实现“精确变轨,绕月飞行,有效探测,一年寿命”的探测工程目标,在叶培建院士的带领下,五院平均年龄只有30多岁的“嫦娥”研制团队兢兢业业、稳扎稳打,在充分利用现有卫星研制成果的同时,更针对月球探测卫星的新特点,集思广益,开拓进取,独立自主地进行技术上的原始创新、集成创新和流程与管理上的综合创新,短短3年先后攻克了轨道设计、月食问题、两自由度数传定向天线研制、卫星热设计、制导导航与控制份系统设计、测控数传分系统设计、紫外月球敏感器、数管分系统设计等一系列技术难题,突破并掌握一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术,把进军深空探测的主动权牢牢地掌握在中国人手中,创造了中国航天器研制历史上又一个奇迹。

  2007年10月24日,嫦娥一号卫星成功发射;2008年11月12日,发布嫦娥一号拍摄的全月球影像图。

  2009年3月1日,嫦娥一号卫星按预定计划受控撞月,为探月工程一期——“绕月探测”任务画上了一个圆满的句号。

  我国首次月球探测工程的成功,是继人造地球卫星、载人航天飞行取得成功之后我国航天事业发展的又一座里程碑,实现了中华民族的千年奔月梦想,开启了中国人走向深空探索宇宙奥秘的时代,标志着我国已经进入世界具有深空探测能力的国家行列。

  嫦娥二号:小行星探测的先遣兵

嫦娥二号轨道示意图(图片来自中国探月与深空探测网)嫦娥二号轨道示意图(图片来自中国探月与深空探测网)

  作为探月工程二期先导星,嫦娥二号卫星试验探月工程二期部分关键技术,深化月球科学探测。在黄江川总师的带领下,五院研制队伍历经了近三年的艰苦鏖战,无数次的计算、论证、再计算、再论证、再验证、最终锁定确认……一个个技术难题终于逐一攻破。

  2010年10月1日,嫦娥二号发射成功,卫星轨道设计、导航控制、热控、X波段测控、微小相机视频成像等各技术验证项目,均按程序飞行并次次成功。

  2011年4月1日,在半年设计寿命周期,嫦娥二号全面实现了6大工程目标和4项科学探测任务,获取了一批重要科学数据。

  2012年4月,嫦娥二号圆满完成在日—地拉格朗日L2点一个完整周期的飞行探测,成功绕飞L2点,进入转移轨道飞行;2012年12月13日,嫦娥二号与国际编号为4179的图塔蒂斯小行星由远及近“擦肩而过”,最近交会距离不到1公里,首次实现了我国对小行星的飞跃探测,成为我国第1个行星际探测器。

  而后,嫦娥二号飞至1亿公里以外,对我国深空探测能力进行了验证。

  嫦娥三号:成功实现落月梦想

  2008年3月,探月工程二期立项,作为项目的主承制单位——科技集团公司五院及时召开了启动会,任命了探测器系统两总,嫦娥三号研制的大幕徐徐拉开。

  与嫦娥一号、二号相比,嫦娥三号探测器的技术跨度大、设计约束多,结构也更为复杂,新技术、新产品达到80%。

嫦娥三号轨道示意图。(图片来自中国探月与深空探测网)嫦娥三号轨道示意图。(图片来自中国探月与深空探测网)

  面对技术新、难度大、系统复杂等风险带来的巨大考验和一道道难关,五院嫦娥三号总指挥张廷新、总设计师孙泽洲带领只有30出头的年轻队伍迎难而上,集智攻关,不分昼夜地与数据和资料打起了交道,充电补课、调研、讨论、分析、论证,突破了着陆减速、着陆段的自主导航控制、着陆冲击缓冲、月面热控保障、月面移动、月面巡视过程的自主导航与遥操作控制等六大方面关键技术。

  2013年12月14日,嫦娥三号探测器成功落月,实现我国航天器首次地外天体软着陆,并开展巡视勘察和科学探测。

  2014年1月6日,习近平总书记在会见探月工程嫦娥三号任务参研参试人员代表时指出,“嫦娥三号任务圆满成功,为我国航天事业发展树立了新的里程碑,在人类攀登科技高峰征程中刷新了中国高度。”

  嫦娥5T:嫦娥五号的“探路先锋”

  2014年11月1日清晨,为嫦娥五号探路的再入返回试验器按既定方案平安着陆。

  作为探月工程三部曲中“回”的这部重头戏,与以往任何卫星任务相比,影响其成败的风险因素要多了许多。特别是在探月工程三期采样返回任务中,最终将携带样品返回地球的返回器对任务的成败至关重要,我国此前尚没有地球轨道以外的航天器完成过再入大气层的返回、着陆与回收经历。

  在理性创新思维的指引下,五院对嫦娥五号任务所需的关键技术进行了深入研究,针对高速返回技术根本无法在地面进行模拟的情况,提出了“先行开展一次飞行试验,验证高速再入返回飞行的可行性”的思路,在工程大总体的决策支持下,飞行试验器孕育而生,担当起嫦娥五号“探路先锋”的重任,提前扫清技术障碍。

  月球返回器的返回再入与近地航天器返回再入相比,具有再入速度高、航程长、热环境复杂等特点,给返回器的气动外形与热防护设计、再入制导、导航与控制(GNC)、安全回收与着陆提出了很大的挑战。五院杨孟飞总师带领团队,突破了轨道设计和控制技术、气动技术、热防护技术、再入GNC技术、异构式环路热管技术、轻小型化设备技术、轨道设计和控制技术等6项关键技术,验证了返回器“半弹道跳跃式返回”再入关键技术,实现了中国航天器首次以第二宇宙速度返回地球,为确保嫦娥五号任务顺利实施和探月工程持续推进奠定了坚实基础。

  我国探月工程实施近20年来,航天科技集团五院突破了一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术,取得了一系列重大科技创新成果。

  带动了我国基础科学和应用科学若干领域深入发展,促进了众多技术学科的交叉和融合。

  探索出一套符合我国国情和重大科技工程要求的科学管理模式和方法,积累了新形势下组织实施重大科技工程的重要经验。

  培养造就了以叶培建、杨孟飞、孙泽洲、黄江川、张熇、贾阳等为代表的一支高素质、高水平的科技人才队伍,真正走出了一条具有中国特色的深空探测发展道路。

  来源:科技日报 文中图片除注明外均来自网络

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