2020年11月24日4時30分12秒,長徵五號遙五運載火箭搭載嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場點火升空!成功發射!開始歷時23天的探月之旅。這是中國探月工程第六次任務,這也是我國航天領域迄今最複雜、難度最大的任務之一。
嫦娥探月工程自2004年正式立項啟動以來,歷經16年終於贏得了收官之戰。在此激動人心的時刻,更值得我們驕傲和感動的是嫦娥五號成功發射的背後凝聚著的成百上千家科研單位和數以萬計的航天科技工作者的智慧和辛苦付出,這其中必定有中國高校的參與。
「嫦五」奔月,高校立功。本文小編帶大家揭秘嫦娥五號升空背後的「大學力量」。
「嫦五」總設計師:
西安電子科技大學、清華大學校友——楊孟飛
楊孟飛,1962年生,中國科學院院士,空間技術專家。1982年畢業於西北電訊工程學院(現為西安電子科技大學)獲學士學位,1985年畢業於中國空間技術研究院北京控制工程研究所獲碩士學位,2005年畢業於清華大學獲博士學位。現任探月工程三期探測器系統總設計師。
楊孟飛長期從事空間飛行器領域的科研工作,在空間飛行器高速再入返回、甚高精度姿態控制和高可靠控制計算機等方面取得了系統的創造性成果,為探月工程、載人航天和衛星研製做出了重大貢獻。
國防科技大學:參與多個重要項目的設計與研製
國防科技大學是國防科技自主創新高地,承擔著從事航空航天、先進武器裝備和國防關鍵技術研究的重要任務。在「嫦五」奔月的任務中,國防科技大學科研團隊參與了多個重要項目的設計與研製,為嫦娥五號完成探月任務貢獻出科大力量。
為嫦五「挖土」裝上「慧眼」
嫦娥五號奔月成功,即將開啟「挖土」之旅,中國將實現首次機械臂表層月壤自主採樣。在整個「挖土」過程中,機械臂及末端採樣器既要避免與月面巖石障礙物或探測器本身發生碰撞,還要能夠高效精確地完成採樣、放樣、抓罐、放罐等關鍵操作。國防科技大學於起峰院士課題組創造性地設計出了基於視覺引導的月面採樣位姿測量方案,相當於給執行任務的機械臂裝上一雙「慧眼」。
為嫦五回「家」保駕護航
國防科大載人航天任務規劃與系統仿真課題組針對上升器與軌道器(含返回器)的環月交會對接任務,展開科研攻關,研製了相關模型和軟體,為成功完成「太空之吻」提供技術支撐。這樣意義重大的任務對團隊成員來說「駕輕就熟」,此前「神八」和「天宮一號」的歷史性對接,以及「神九」和「天宮一號」完成的首次載人交會對接,其交會對接飛行任務規劃系統,均出自他們之手。
為嫦五安全著陸提供支撐
發射段和回收段是航天中最驚險、最可能出故障的階段。針對嫦娥五號網格化搜救任務的需求,自2020年7月以來,國防科大張青斌研究員帶領的團隊,反覆進行模型校核分析,研究著發射場歷年風場特徵和降落傘回收系統的多項不確定性因素,建立「嫦娥五號」降落傘回收系統不確定性條件下的快速分析模型。這套軟體將首次應用於「嫦娥五號」的搜索回收任務,通過對返回器開傘後飛行軌跡的偏差分析,預測返回器的飛行管道,為搜救力量提供精確、詳細的引導信息。
北京航空航天大學:
「長五」、「嫦五」,都有北航力量
北京航空航天大學作為新中國第一所航空航天高等學府,建校以來,一直是國家重點建設的高校,有10個國防特色學科。在2020軟科世界一流學科排名中,航空航天工程學科連續第三年蟬聯世界第一。長徵五號運載火箭、嫦娥五號探測器的研發和發射都有北航人的貢獻!
長徵五號運載火箭
「長五」系列火箭總設計師李東,是北京航空航天大學航空科學與工程學院1985級本科生。
「長五」總指揮王珏,是北航2009屆博士畢業生、宇航學院兼職博導。
副總設計師楊虎軍,是北航1995屆空間飛行器與應用專業畢業生。
北航校友李東(左一)和王珏(中)在嫦娥五號發射現場
北航材料學院王華明院士團隊的高性能大型關鍵金屬構件增材製造技術成果應用於火箭研製。
航空學院吳大方教授團隊為火箭熱防護方案進行關鍵性的地面熱環境試驗。
宇航學院蔡國飆教授團隊開展了長五火箭YF-100液氧煤油發動機和YF-77 氫氧發動機的仿真和多學科優化設計,以及火箭二級底部羽流熱效應分析、布局優化等研究。
……
嫦娥五號探測器
彭兢,畢業於北京航空航天大學航空科學與工程學院飛行力學專業,是嫦娥五號探測器系統副總設計師。2005年到中國空間技術研究院空間飛行器總體設計部,主要從事深空探測器設計工作。
航空科學與工程學院趙壽根副教授團隊完成了嫦娥五號著陸緩衝裝置動摩擦力與時間、緩衝柱運動位移關係的試驗測試工作,確保嫦娥五號著陸緩衝裝置設計的準確性和實際工作的安全可靠性。
機械工程及自動化學院王春潔教授課題組參與嫦娥五號著陸器著陸緩衝機構展開過程穩定性分析、衝擊動力學分析、動力學仿真分析、多探測器系統的力學分析等工作,攻克多項關鍵技術難題,研製起飛等過程的總體仿真平臺軟體,為確保嫦娥五號圓滿落月返回提供技術支撐。
南京航空航天大學:
為「嫦五」助力、護航
南京航空航天大學創建於1952年,在60餘年的辦學歷程中,南航人一直秉承著「航空報國」的辦學傳統。中國探月工程從立項之初,設計了「繞、落、回」三步走戰略,南航人分別在裡面擔任了重要角色。
南京航空航天大學航天學院院長葉培建院士擔任嫦娥系列探測器總指揮、總設計師顧問,並是嫦娥一號衛星總指揮兼總設計師;南京航空航天大學1988級校友孫澤洲擔任嫦娥三號、四號探測器總設計師。同時還有一大批校友在探月工程中擔任分系統主任設計師和一線工程師,為我國航天事業做出了重要貢獻。
南航趙淳生院士團隊研製的超聲電機,此次應用在嫦娥五號探測器上,用於光譜儀驅動與控制。針對星表地形複雜導致的著陸緩衝性能與穩定性要求高等技術難題,南航航空學院聶宏教授牽頭的空間結構機構團隊承擔了著陸緩衝機構柔性體建模和著陸衝擊計算等任務。
堅守在一線的工作人員中,也有不少南航校友。
南航1995級飛行器環境控制與安全救生專業校友寧獻文,此次擔任嫦娥五號熱控分系統主任設計師。
1992級飛行器製造專業校友毛國斌,擔任嫦娥五號軌道器機械總體技術負責人。1997級工程熱物理專業碩士研究生魏彥祥,擔任嫦娥五號探測器著陸器推進子系統主任設計師。
西交通大學:空間視覺團隊完成表取採樣視覺信息處理系統
嫦娥五號直接影響自主採樣任務成敗的表取採樣視覺信息處理系統,正是由西安交通大學人工智慧學院鄭南寧院士指導下的視覺信息處理與應用國家工程實驗室空間視覺團隊完成,項目負責人是王飛教授。
此次承擔月表採樣任務的組合體為著陸器和上升器的組合體,由著陸器搭載著上升器降落在月球正面的呂姆克山脈附近,並由著陸器身上安裝的「巖心鑽探機」和「機械臂」等多樣化採樣工具完成月巖和月壤的自動採樣,而後送至上升器的器具中封裝保存。因此,採樣的視覺信息處理系統直接關係到採樣任務的成敗,西安交大團隊負責這一重要環節——通過表取採樣視覺信息處理系統引導機械臂進行自主採樣並確保效率和精確度,還要將採樣過程中的圖像壓縮傳送回來,供地面工作人員進行精準研究和分析。
西安交大空間視覺團隊是一支由青年教授、視覺信息處理領域專家和具有豐富航天產品研製經驗的中青年工程師組成的集科研能力、生產能力和管理能力為一體的專業化團隊。該團隊在我國載人航天工程、探月工程、空間機器人等多個領域都承擔著重要的任務。
西北工業大學:培養了大批航天領域英才
西北工業大學作為一所以發展航空、航天、航海(三航)等領域人才培養和科學研究為特色的多科性、研究型、開放式大學,長期以來,學校為祖國的航天事業做出了突出貢獻。在這樣重大的任務中,自然少不了西工大人的身影。
「長五」系列火箭總設計師李東,同樣也是西北工業大學傑出校友,1989—1990年在西北工業大學進行研究生課程學習。
張洵穎,西北工業大學無人系統技術研究院研究員、博士生導師,承擔探月工程三期關鍵技術攻關任務,負責研製了某型抗輻射宇航系統晶片,作為嫦娥五號採樣封裝控制器的主控處理器在型號中得到應用。
屈崑,西北工業大學航空學院副教授,長期從事高超聲速和湍流的計算機模擬及其數值計算方法研究,承擔多個國家級科研項目。在嫦娥項目中,屈老師對上升器底部受火箭發動機燃氣衝刷的熱流進行了計算分析。
在航天領域,從早年「航天三少帥」中的張慶偉和雷凡培,到中國工程院院士、中國航空工業集團科技委副主任樊會濤,「中國航天液體動力掌門人」譚永華,中國工程院院士、固體火箭發動機專家侯曉,再到中國航天史上的第一位女性發射陣地「01」指揮員張潤紅……還有一大批西工大傑出校友擔任集團公司、院所、企業黨政領導幹部及副總師以上職務,相繼為我國航天事業的飛速發展做出了突出貢獻。
天津大學:助力「嫦娥」升空,鋪就中國人的探月坦途
在海南文昌航天發射場,也活躍著一批天大人的身影。他們投身我國航天事業,用自己的智慧和汗水助力「嫦娥」升空,鋪就中國人的探月坦途。
劉石剛,男,河南商丘人,2012年6月本科畢業於天津大學電信學院通信工程專業,現任文昌指揮控制站一室工程師,中心計算機分系統崗位負責人,嫦娥五號任務中擔當該分系統指揮員。
王志霞,女,河北高邑人,2015年7月本科畢業於天津大學精儀學院測控技術與儀器專業。她現任文昌指揮控制站二室助理工程師,在發射任務中先後擔任銅鼓嶺測控區大口徑光學實況記錄系統數據交互、主控等崗位;在嫦娥五號任務中首次擔任該分系統指揮員。
李媛淼,女,遼寧興城人,2016年07月本科畢業於天津大學精儀學院光電子技術科學專業,同年考入航天工程大學就讀通信與信息系統專業研究生;現跟崗學習文昌指控站測控調度指揮。她將要在緊接著「嫦娥五號」任務的下一次航天發射中擔任該站測控調度指揮。
東南大學:校友胡旭東擔任嫦娥五號「01」號指揮員
東南大學校友胡旭東是此次發射的「01」號指揮員。「01」號指揮員,是航天發射的大腦,是火箭發射任務技術上、指揮上的NO.1,是火箭能否順利圓滿發射的關鍵。
胡旭東1999年本科畢業於東南大學,現任中國文昌航天發射場發射測試站副站長。主要負責「長徵五號」運載火箭的統籌謀劃、指揮決策等工作。曾參與發射任務40餘次,擔任北鬥二號、風雲二號「01」指揮員2次,是文昌測發系統學術帶頭人。
北京化工大學:三位校友助力「嫦五」成功發射
一枚火箭有成千上萬個零部件,彼此協調配合才能一飛沖天。中國航天人也是如此,為祖國躋身世界「航天強國」之列,他們紮根在不同的崗位,刻苦鑽研、默默付出。這些成就的背後也有北化人的身影。北京化工大學三位校友胡紹華、馮振華和劉青烽為「嫦五」成功發射做出了貢獻。
胡紹華,北京化工大學1999級機械專業4班校友,現就職於中國航天科技集團有限公司第一研究院。
馮振華,北京化工大學1999級機械專業1班學生,現就職於北京航天動力研究所。
劉青烽,北京化工大學1999級機械專業4班校友。
談起自己的成長經歷,三位校友都感念於北化對他們的培養。畢業後,他們在各自的崗位上踐行著「宏德博學 化育天工」的校訓精神,為中國的航天事業奉獻著北化人的青春與智慧。
中國地質大學(武漢):為嫦娥系列任務研製模擬月壤近10年
中國地質大學(武漢)肖龍教授作為嫦娥五號鑽取子系統飛控專家組成員參與嫦娥五號探月工程計劃。
肖龍及其團隊為嫦娥系列任務研製模擬月壤近10年,總共為工程單位提供了近100噸的模擬月壤。近期他們還研製了用於材料加工(如3D列印)的模擬月壤,以及模擬火星土壤等,為月球基地建設、火星探測、地外資源利用等,提供支撐。肖龍教授還參與了嫦娥五號科學目標的論證和採樣點的選址工作。
據了解,中國地質大學(武漢)李大佛教授團隊和段隆臣教授團隊曾參加了部分鑽探方案設計和鑽探模擬試驗等工作。月球樣品成功返回後,我校也將積極申請樣品,開展相關研究工作。
香港理工大學:香港唯一擁有國際太空任務實戰經驗的高校
香港理工大學是香港唯一擁有國際太空任務實戰經驗的高等院校!由理大科研人員專為嫦娥五號研製的「表取採樣執行裝置」將參與國家首個月球採樣返回任務,預計於12月初在月球表面展開採樣工作。
這項歷史性的研發工作由理大工業及系統工程學系鍾士元爵士精密工程教授、精密工程講座教授及副系主任容啟亮教授率領團隊共同研發,團隊主要成員包括理大工業中心暫任總監譚惠民博士。
此外,理大土地測量及地理資訊學系吳波教授也通過創新技術研發,進行高精確度和高解析度的三維地形測繪及地貌分析,研究嫦娥五號著陸區的地形地貌特徵,協助選取嫦娥五號的著陸點。
飛天是人類的一個千年之夢,也是中國人民的一個千年憧憬與夢想。探索浩瀚宇宙,發展航天事業,建設航天強國,是中國不懈追求的航天夢。今日夢圓,凝聚的是無數追夢人的心血和汗水,彰顯的是這一國家工程的神聖和榮光!
期待中國高校不斷為我國航天事業貢獻力量,
讓中國人探索太空的腳步邁得更穩更遠。
再次祝賀嫦娥五號成功發射!
致敬為中國航天事業默默付出的所有航天人!
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