這是「中國航天向前邁出的一大步」,這是建設航天強國的新路標,這也是航天科技集團五院502所太空飛行器控制技術的新高度——
12月17日凌晨,在502所GNC系統智能自主指揮下,嫦娥五號返回器打完一個大大的太空水漂後,懷揣月球樣本在內蒙古四子王旗預定區域高精度著陸,標誌著我國首次月球採樣返回任務圓滿成功,中國探月工程「繞、落、回」三步走規劃如期完成;也標誌著502所在探月工程期末考中交出了滿分答卷:
臨近月球完成兩次近月制動將嫦娥五號精準送入環月軌道;著上組合體動力下降,落月平穩選點完美,為月面採樣和月面起飛創造了良好條件;月面起飛,實現了自主起飛轉向和高精度入軌;中國首次月球軌道交會對接,位置和速度控制精確;返回過程中實現了高精度月地入射和軌返分離,返回器順利返回地球,落點精準。
從11月24日發射到12月17日成功返回,23天裡,「小五」的每一個動作都牽動著502所GNC團隊的心。
今天,帶你走進502所一位普通科研人員的記錄,看一看「小五」探月背後十餘年研製歷程中發生的那些事。
11月28日晚
近月制動:剎得好
今天是「小五」第一次近月制動,這次近月制動是她在天上要闖過的第一關。因為剎車機會只有一次,所以點火時間、時長特別重要。
雖然前幾位「嫦娥」姐姐給她積累了一些經驗,給了「小五」信心,但「小五」是位胖妞妞,而且發動機又有了新變化,我們還是忍不住為她緊張啊。
當「小五」飛抵近月點約400公裡位置時,我緊張得手心直冒汗。我看到不遠處的王勇副總師也默默攥緊了拳頭,雙眼緊緊盯著監控計算機的屏幕,關注著每一個參數的變化,直到控制3000牛發動機關機,他才長舒一口氣,坐了下來。
我打趣他說:「王總,你也有緊張不淡定的時候呀?」他扶了扶眼鏡,慢慢說道:「這不是我一個人的夢想,這背後是咱們團隊的辛苦付出,是組織的無比信任啊。」
是啊,「嫦娥」探月的道路上匯聚了多少人的夢想,凝聚了多少人的智慧。正如習近平總書記所言:「黨中央決策實施探月工程,圓的就是中華民族自強不息的飛天攬月之夢。」
從2010年嫦娥五號立項起,這十年裡,航天人自力更生、攻堅克難,滿懷信心、堅毅執著、勇於追夢。「人家是一個腦袋兩隻手,我們也是一個腦袋兩隻手,人家能幹成的事,我們也一定能做到。」這是人民科學家葉培建院士最常說的一句話。
2001年,中國科學家成立了一個論證小組,集體探討中國能不能在21世紀初去月球。
葉培建院士堅定地說:「中國航天人有一個願望——不爭先,但不能恐後,不能太落後了。」
經過充分論證,他們2003年向國家提出了探月工程的三個步驟,即探測、登陸、住下來,然後又設置了三個步驟——繞、落、回。
以夢想為牽引,他們設計出中國探月藍圖,為我國航天事業發展開闢了更為廣闊的領域和空間。
十年間,我們砥礪前行。從立項到發射,我們闖過了一道道難關,克服了一個個困難,丈夫貴不撓,成敗何足論。
嫦娥五號總指揮兼總設計師楊孟飛曾說:「嫦娥五號很複雜,技術難度很大,尤其是GNC系統很關鍵,大家一定要專注。」
2017年「胖五」失利,嫦娥五號任務推遲發射。在大家都很沮喪的時候,楊孟飛說道:「我們要利用好這段時間,再深入開展可信構造。」成功的路上充滿崎嶇坎坷,但我們以夢想導引航程,在奮鬥中成就偉業,一步一步鑄就今天的輝煌。
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12月1日晚
月面軟著陸:落得準
「小五」在奔月路上已經走了8天,不知道會不會「舟車勞頓」。但她可不能鬆懈,因為一個大boss——動力下降點正等著她去KO。
「小五」這次落月與前兩位姐姐不太一樣,一方面要滿足採集月壤的需要,另一方面月球將是她起飛回家的發射場,平整度要求特別嚴格。
「小五」能迎接這些挑戰完全靠一雙「慧眼」。我們GNC團隊首創了國內基於機器視覺的全自主粗精接力避障系統。
想當初剛立項的時候,國內外都沒有現成的方案可以借鑑,要想在一張白紙上構建自己的系統難度不言而喻。
在大家愁眉不展的時候,張洪華副總師說:「哪個難題不是一點點啃下來的,只要我們想幹就不怕困難多。」
在張洪華副總師和何健指揮的帶領下,團隊從頭細緻梳理技術難點和風險點,經過大量的理論分析和試驗驗證,首創了國內基於機器視覺的全自主粗精接力避障系統。
該系統讓「小五」擁有了明亮的雙眸,可以快速智能地選取平坦地形。
在產品技術攻關階段,一次精度驗證出現了一個小偏差,雖然量級很小,整機測量精度也滿足任務書要求。
但以鍾紅軍、王龍為攻關骨幹的隊伍偏要「較這個真兒」,硬是不休不眠連續奮戰72個小時,趕在技術轉階段之前摸清問題根源並有效解決,就連對技術極為挑剔的張洪華副總師和王勇副總師也豎起大拇指。
正是團隊這股子「較真」勁,助推我們的技術不斷前進,產品更加完美,達到國際領先水平,首次實現了高精度、小型化、高動態、國產化星敏感器的在軌應用。
正是這股子「較真」勁,讓我們在奮鬥路上初心不改、勇往直前,永遠是那群懷揣飛天攬月夢的航天人。
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12月3日晚
月面自主起飛:升得穩
此刻「小五」已經完成了月面採樣及封裝,離「帶走一塊月亮」就差最後一步啦——我國首次月面自主起飛。
這次「帶貨」可真不易,月面起飛包括點火、上升、調整、入軌等,都需要「小五」獨自一人面對。但是沒有關係,我們給了她強大的後援——GNC自主控制系統。
2015年7月,試驗場,當測試指揮下達點火口令時,張洪華副總師隔著玻璃,一邊盯著試驗器起飛姿態,一邊盯著電腦屏幕前的測試數據,看到試驗器緩緩點火起飛3秒後,他說:「這些年大家的努力是值得的。」
為了設計出GNC自主控制系統,502所抽調精兵強將,集合優勢技術,在張洪華副總師、何健指揮的帶領下,團隊人員披星戴月、日夜兼程,於2014年12月完成了起飛試驗GNC分系統詳細設計工作;3月完成了起飛試驗軟體用戶需求和軟體任務書;6月完成了分系統集成和系統試驗。
直面挑戰是創造奇蹟的催化劑!在如此短的時間內,在如此巨大的壓力下,這些孜孜不倦的探求者以驚人的速度精幹、高效工作著、奮鬥著,完成了難度大、風險大的GNC自主控制系統。
正如習近平總書記所言:「有信念、有夢想、有奮鬥、有奉獻的人生,才是有意義的人生。」
十年間,團隊為圓中華民族飛天攬月夢不懈奮鬥、攻堅克難,取得了驕人的成績,實現了首次月球表面自主定位、首次自主對準、首次上升制導等技術。我們為人類和平利用太空、推動構建人類命運共同體貢獻更多中國智慧、中國方案和中國力量!
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12月6日凌晨
月球軌道交會對接:對得精
我們最緊張、最激動的時刻來到了。
今天,「小五」要進行驚心動魄的交會對接了。她(上升器)與她的夥伴(軌返組合體)「牽手」,實現了人類首次環月軌道無人自主交會對接。為了「牽手」成功,我們這幫「月老」可是忙活壞了。
為了驗證交會對接任務中平移靠攏交會、抓捕和樣品轉移系統設計的性能,我們用兩年時間新建了天津GNC全物理實驗室。
這個實驗室擁有國內最大面積的高精度大理石平臺、高精度室內GPS系統等,在國際上首次採用6自由度氣浮臺實現對接與樣品轉移操作,全物理試驗達到國際領先水平。
是不是特別「高、大、上」!但成功之路也是充滿崎嶇坎坷,心酸得緊啊。
回想起2015年5月份,我們剛到實驗室,10餘項參試設備均未啟用,離節點卻只有一個來月了。
我們頂著巨大的壓力闖關,還好團隊裡有個頂個的「好漢」。在王勇副總師和何健指揮的帶領下,賈永博士帶領一批人開展硬體設備調試,胡錦昌博士帶領另一批人開展試驗軟體調試。
大家齊頭並進、互相配合,奮戰一個多月。其間,我們經歷了不下30次失敗,每一次失敗後的測試數據整理、算法改進、桌面推演,我至今歷歷在目。
2015年6月25日,我在筆記本上重重地畫了三個驚嘆號。那一天,我們第一次完成交會對接與樣品轉移全物理試驗,各項指標均達到預期效果。
賈永、胡錦昌等幾個博士大老爺們擁抱在一起,喜極而泣,王勇副總師和何健指揮給大夥點了一個大大的贊。
在型號研製路上,我們逢山開路、遇水架橋,齊心協力、大力協同,緊緊扭住創新這個「牛鼻子」,創造一切有利條件為型號研製保駕護航。
「創新是引領發展的第一動力」,502所門楣上的那句標語閃現在我腦海中,那麼清晰,那麼熠熠生輝,那麼讓人動容。
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12月17日凌晨
太空水漂:回得準
今天是「小五」返回再入的重要日子。我們採用了一種古老而有意思的遊戲——「打水漂」的方式,術語叫「半彈道跳躍式返回」。
講起來容易做起來難,這項技術是探月三期工程的第一大關鍵技術,在世界範圍內也是史無前例的。
為了實現「順利跳起,準確著陸」的目標,我們在返回器GNC系統的研製過程中完成了無以計數的模擬飛行試驗,模擬了上百萬條飛行路線,確保「太空打水漂」全過程狀態可控,且擁有最佳飛行路徑。
我們還專門安排了一次發射任務來驗證關鍵技術,在中國航天史上也十分少見,足見其難度之大。
那次飛行試驗,返回再入的前一晚是隊員鄭永潔的生日。他說:「這是我有生最重要的生日,來一個最最美好的生日禮物吧。」
在最後一幀制導數據注入前,飛控隊伍內部出現不同聲音——是追求平穩,還是追求極致?面對抉擇,鄭永潔再次以「航天事業是我的全部」的情懷,堅持兩者都不放棄,提出全系統迭代尋優策略,得到最優的注入參數,造就了遙遙領先的「世界第一」成績。
偉大的夢想不是等得來、喊得來的,而是拼出來、幹出來的。我們用實際行動不斷刷新世界紀錄,大道至簡實幹為先。十年來,團隊曲曲折折、柳暗花明的探索過程將成為我們心中永遠的美好回憶。
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智能全自主,「小五」寶貝棒
502嫦娥團隊,贊
當「小五」成功著陸在內蒙古四子王旗那一刻,飛控中心裡一片歡呼雀躍,大家心中的石頭終於落地了。
十年的艱苦奮戰取得了勝利,「小五」真是太棒了!我在待辦事項的最後一條打了個大大的對勾,一切圓滿。
十年磨一劍,從立項到發射,我們的團隊爬坡過坎不容易,我們不以事艱而無為,只因任重而奮行。
我們團隊裡有一說到技術難關半夜爬起來就走,一說到新聞採訪就默默擺手的張洪華副總師;有在疫情最嚴重的時候舍小家、顧大家,在試驗場一待就是218天的何健指揮,她的女兒在視頻裡看到媽媽曬得黝黑的臉多次心疼落淚;有因為正樣測試和攻關階段,除夕趕不回去、孩子出生都不能守在愛人旁邊的主任設計師於丹……
我們團隊近200人,這些感人至深的畫面還有很多。
「你好好工作,不要操心家裡,要對得起單位和國家的期望。」雖然對家裡有諸多愧疚,但老父親的囑託還是讓隊員內心安定;
「爸爸,雖然你總不能來接我,但我知道你是幹大事去了,能去月亮上看看很是厲害,我為你驕傲!」女兒善解人意的一句話,頓時就讓隊員淚水在眼眶中打轉。
是的,我們有這麼優秀的團隊,更有這麼優秀的家屬後援軍!
十年間,嫦娥五號團隊用實際行動詮釋了探月精神。他們身上那種追逐夢想、勇於創新,扎紮實實工作、默默無聞付出的精神,在今天競爭日益激烈、價值取向多元化的社會現實面前,在推進航天強國建設的徵程中,更顯得難能可貴。
文/ 劉淑娟 薛英民 丁泳鑫
圖/ 航天科技集團502所
原標題:《探月日記 | 看「嫦五」背後的故事》
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