在中國航天史上寫下“人類首次”字樣——記嫦娥四號探測器研發(fā)團隊

 2020年11月24日，嫦娥五號月球探測器成功發(fā)射。遙遠的月球之上，嫦娥四號探測器即將迎來新的伙伴。

2020年6月，嫦娥四號任務(wù)團隊的優(yōu)秀代表，榮獲國際宇航聯(lián)合會2020“世界航天獎”，這是該獎項設(shè)立70年來首次授予中國航天科學(xué)家。嫦娥四號任務(wù)團隊還被美國航天基金會授予2020年度航天唯一金獎，被國際月球村協(xié)會授予自成立以來的首個優(yōu)秀探月任務(wù)獎，被英國皇家航空學(xué)會授予2019年度全球唯一的團隊金獎……

中國航天碩果累累、人才輩出，為什么嫦娥四號任務(wù)團隊能頻獲殊榮？

2019年2月，習(xí)近平總書記在會見探月工程嫦娥四號任務(wù)參研參試人員代表時指出，這次嫦娥四號任務(wù)，堅持自主創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新、開放創(chuàng)新，實現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測，率先在月背刻上了中國足跡，是探索建立新型舉國體制的又一生動實踐。

“我國探月工程，不斷寫下中國人探索浩瀚宇宙的嶄新篇章。但從嫦娥四號起，中國航天的歷史才開始不斷出現(xiàn)‘人類首次’字樣。”嫦娥四號探測器副總設(shè)計師賈陽說。嫦娥四號任務(wù)圓滿成功，標志著中國科學(xué)家真正開始為人類和平利用太空貢獻更多中國智慧、中國方案、中國力量。

嫦娥四號團隊科研人員在測試現(xiàn)場工作。資料圖片

承擔(dān)更具挑戰(zhàn)的任務(wù)

2020年11月22日，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”巡視器（也稱“月球車”）完成第24月晝工作，進入月夜休眠。目前，嫦娥四號已創(chuàng)造多個世界第一，是在月表工作時間最長的月球車。

“2013年，嫦娥三號實現(xiàn)首次月球軟著陸后，中國國家航天局認為作為備份星的嫦娥四號應(yīng)承擔(dān)更具挑戰(zhàn)的任務(wù)。”嫦娥四號“鵲橋”中繼星總設(shè)計師張立華介紹，“去月球背面比去正面風(fēng)險增大了很多，不僅要解決中繼通信的難題，還要面對起伏多變的崎嶇地形。”

由于月球的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相同。自古以來，人類都只能看到月球的“正臉”，雖然國內(nèi)外繞月探測器已經(jīng)得到了月球背面的影像，卻從來沒有探測器能夠著陸于月球的背面開展探測。

為了應(yīng)對嫦娥四號任務(wù)帶來的種種挑戰(zhàn)，曾擔(dān)任我國首臺月球車“玉兔號”設(shè)計師的賈陽和同事們對“玉兔二號”巡視器進行了多項改進創(chuàng)新，希望它更自主、更健壯、更可靠，可以在月球上走得更遠。

嫦娥四號團隊科研人員在飛控工作現(xiàn)場。資料圖片

“著陸器在月球上降落后，‘玉兔二號’要從著陸器上行駛下去。進行試驗的時候，需要考慮的因素就比較多了，比如說著陸器降落的地方很可能不是平的，最大能傾斜到多少度呢？如果是張家界那樣的地形呢？車在往下邊走的時候，是順著兩個梯子，這兩個梯子一定是平行的嗎？如果梯子之間形成異面角度，角度最大又能有多少？”賈陽說，“團隊成員做了幾千種可能情況分析，窮盡了各種極端情況，對最后算出的可能情況又增加難度做了實驗，月球車也能成功行駛，這樣我們心里才踏實了。”

2019年1月3日，嫦娥四號成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的預(yù)選著陸區(qū)。這片永遠背向地球的亙古荒原，在寂寞了數(shù)十億年后，終于迎來第一個翩翩降臨的地球訪客。

“嫦娥四號任務(wù)實現(xiàn)了多項創(chuàng)新，填補系列國際國內(nèi)空白，充分體現(xiàn)了中國航天人敢下先手棋、善打主動仗的精神。”張立華說。

率先在月背刻上中國足跡

嫦娥四號探測器由著陸器與“玉兔二號”巡視器組成。嫦娥四號成為人類首次在月球背面軟著陸的探測器，“鵲橋”中繼星發(fā)揮了關(guān)鍵作用——為地面與嫦娥四號探測器搭建起通信橋梁。

嫦娥四號探測器試驗隊成員在動員會上宣誓。資料圖片

為什么一定要有一個中繼星呢？

原來，嫦娥四號探測器著陸在月球背面后，會被月球所遮擋，地球和探測器無法進行通信。“‘鵲橋’雖然不是嫦娥四號任務(wù)的主角，卻是重要的組成部分，也是全新研制的，其使命就是為月球背面的著陸器和巡視器提供中繼通信服務(wù)。”張立華說，“‘鵲橋’中繼星個頭不大，整星重量只有400多公斤，但它要一端連著遠到8萬公里的探測器，另一端連著40多萬公里外的地球，架起一座橫跨地月的信息‘橋梁’。”

“由于通信距離太遠，通信天線口徑要盡量大。”張立華說，如果在地面上，這很容易實現(xiàn)，但由于火箭空間限制，上星的天線要面臨很多難題。

最后，中繼星研發(fā)團隊選擇了傘狀天線的新方案。“這樣發(fā)射時天線可以收攏到最小，入軌后再展開，但這樣的天線加工裝配過程非常復(fù)雜。”張立華介紹，天線上有幾千個繩系控制點，為確保展開后符合型面精度要求，必須一個一個點通過手工調(diào)整到位。

“傘天線研制和衛(wèi)星測試的工作強度和壓力巨大，時間上又不能松動，團隊的科研人員經(jīng)常連續(xù)幾個月加班加點，最緊張時連軸轉(zhuǎn)，沒有周末和節(jié)假日。”張立華說。

“嫦娥四號任務(wù)，我們能夠完成人家沒有做過的全新的任務(wù)，依靠的是航天事業(yè)多年的積累和不斷地創(chuàng)新，從跟跑、并跑到在一些任務(wù)上實現(xiàn)領(lǐng)跑。”張立華說。

“鵲橋”于2018年5月21日從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空。張立華說，研制團隊從2015年年底接到任務(wù)，在短短30個月內(nèi)按期實現(xiàn)了發(fā)射，大家真的是靠著一股精神，憋著一口氣，才最終堅持下來。

“新時代是奮斗者的時代。”張立華說，“中國航天的每一個大膽設(shè)想、每一次成功實施，都是航天人拼搏與奮斗精神的充分展示。”

一步一個腳印，一棒接著一棒

“航天器的特性就是一旦投入使用，我們沒有辦法修復(fù)它。壞了，我們就沒有辦法了，所以零缺陷在航天行業(yè)文化中是很重要的。”嫦娥四號著陸器測控數(shù)傳分系統(tǒng)主任設(shè)計師劉適說。

“航天科研團隊是有精神傳承的，以老帶新、積淀傳承的傳統(tǒng)一直在團隊中延續(xù)。嫦娥四號研發(fā)過程，也是一個航天人才培養(yǎng)的過程。”劉適說，“任務(wù)緊張的時候，甭管多晚開辦公會，哪怕是凌晨1點，像嫦娥四號探測器系統(tǒng)總設(shè)計師孫澤洲等領(lǐng)導(dǎo)，他們都不會缺席。在總結(jié)過程中，他們要聽一聽今天碰到什么情況，有時測得很不順利，他們還給大家鼓鼓勁兒，然后提一些建議。”

有一天晚上，因為測試中發(fā)現(xiàn)干擾很強，科研人員一直測不到真正想要的一個結(jié)果。“當時時間又很緊張，最后商量說在測試場地周圍加一些特殊板材，需要臨時去從別的測試場搬過來。”劉適說，“團隊里也不分誰是總師、誰是測試人員，大家都一起去，確保測試進度不受阻。”

嫦娥四號探測器落月成功后，嫦娥四號著陸器總體主任設(shè)計師李飛說：“大家都非常激動，很多同志都哭了。”

其實，嫦娥四號成功發(fā)射后，李飛就搭上最早一班飛機，從西昌回到北京航天飛行控制中心駐守監(jiān)控。在此之前，他已在西昌發(fā)射場鏖戰(zhàn)了3個月。“我們在發(fā)射場連續(xù)奮戰(zhàn)92天，為確保在發(fā)射場零質(zhì)量問題，不留一絲隱患上天，研制團隊每天下班前都要周密策劃第二天的工作，并且認真總結(jié)當天的工作，幾乎每天晚上都差不多10點才能下班。”李飛說，“整個團隊是以短跑速度進行長跑，沒有使命感是堅持不下來的。”

太空探索永無止境，嫦娥五號已開啟中國航天新的征程。“探月人將不負韶華，努力奔跑，讓夢想在宇宙發(fā)出燦爛的光芒。”賈陽說，“我們要心懷夢想、奮勇拼搏，一步一個腳印，一棒接著一棒，在奮力奔跑和接續(xù)奮斗中成就夢想。”

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嫦娥四號創(chuàng)造了多少個世界第一？

◎第一次實現(xiàn)人類探測器月球背面軟著陸和巡視探測。

◎第一次利用運行在地月拉格朗日L2點的中繼通信衛(wèi)星，實現(xiàn)月球背面與地球的連續(xù)可靠中繼通信。

◎第一次在月球背面開展月球表面科學(xué)探測和低頻射電天文觀測，填補世界月球科學(xué)探測領(lǐng)域多項空白。