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從東方紅一號到嫦娥五號,中國空間技術研究院創造中國航天史上眾多第一 50年放飛300“星”(科技視點)

大字 日期:2021-01-18 來源:人民日報

  “我們主要解決了有無的問題,今後要做的是‘人無我有,人有我優’的工作。歷史造就了‘兩彈一星’精神,面對當前和接下來的任務,更要傳承和弘揚好‘兩彈一星’精神。相信年輕一代一定能比我們做得更好。”

  ——中國航天科技集團五院東方紅一號衞星主要技術負責人之一、神舟號飛船首任總設計師戚發軔

  “航天事業的成功是一個團隊的成功。仰望星空,那裏有中國航天人的夢想。如今,更多的年輕北斗人成為這個征途上的主力軍,他們更有活力、更有幹勁,也更有對航天強國夢的熱忱和期許。”

  ——中國航天科技集團五院北斗衞星導航系統工程副總設計師、北斗三號衞星首席總設計師謝軍

  “探取月面下藴藏着的宇宙奧祕,帶回的月壤鑽取樣品是我們獻給祖國的最浪漫禮物。探索更深更遠的浩瀚太空,航天人永不止步。”

  ——中國航天科技集團五院五二九廠嫦娥五號鑽取子系統主任設計師王國欣

  “新時代建設航天強國的目標更加需要我們自主創新、奮勇拼搏。我國首次火星探測任務,將通過一次發射任務實現火星環繞、着陸和巡視。為了這個目標,全體科研人員夜以繼日地紮實工作、大膽創新、全力攻關,突破一系列關鍵技術,助推我國深空探測走向更遠的地方。”

  ——中國航天科技集團五院火星探測器總設計師孫澤洲

  2020年11月24日到2020年12月17日,嫦娥五號完成了23天的月球採樣返回之旅,創造了中國航天史上一個里程碑式的成就。巧合的是,嫦娥五號探測器也是中國航天科技集團五院(中國空間技術研究院)研製併成功發射的第300個航天器。

  1970年4月24日,中國航天科技集團五院研製的第一顆航天器東方紅一號衞星,作為我國第一顆人造地球衞星開啓了我國走向太空時代的第一步。第一顆人造衞星、第一艘飛船、第一顆導航衞星、第一顆月球探測器、第一個空間實驗室、第一艘貨運飛船……細數300“星”,第一個“百星”用了41年時間,第二個“百星”用了6年時間,而達成第三個“百星”,只用了3年時間。

  50年放飛300“星”,不僅創造了中國航天史上眾多第一,也見證了中國航天從無到有、從弱到強,從航天大國邁向航天強國的光輝歷程。

  嫦娥五號

  真正推開了探月工程目標中“回”的大門

  “與嫦娥三號、嫦娥四號相比,嫦娥五號面對的不確定性更多,真正推開了探月工程目標中‘回’的大門。”嫦娥五號探測器副總師張洪華説。

  從立項到發射,嫦娥五號經歷了10年的艱辛奮戰。中國航天科技集團五院研製團隊在充分繼承載人航天交會對接、地外天體無人着陸器與返回等技術的基礎上,聯合參研單位集中最強陣容攻克難關,先後突破了月表採樣任務所涉及的20餘項關鍵技術。

  研製之初,前所未有的一個環節——月面點火起飛成了最難啃的“硬骨頭”,並隨之帶來軌道設計、起飛測控、發動機控制等一系列難題。為了儘可能模擬嫦娥五號在月球上將面臨的情況,張洪華和團隊在試驗場反覆做試驗,與一台高110米的塔架相伴3個月。為了解決落地姿勢不理想的問題,他們設計了數不清的預案。

  按照嫦娥五號任務的工程安排,短短一週內要完成月面着陸、採樣、點火起飛以及月軌交會對接等一系列關鍵環節,這是對嫦娥五號研製團隊的巨大考驗。

  從探測器發射前一個月進入發射場開始,研製團隊進行了6次演練。

  “控制大廳裏所有人睜大雙眼,不放過任何一次數據的跳動,心提到嗓子眼上,感覺再跳快一點兒都能蹦出來。時間非常緊迫,所有人都是‘跑着走’。”張洪華説。一個月的磨合演練也讓團隊對嫦娥五號發射過程瞭然於胸。

  2020年12月17日1時59分,嫦娥五號懷揣取自月球的土壤安全着陸在內蒙古四子王旗。“與上世紀進行的月球採樣相比,我們的自主避障軟着陸和智能自適應上升方面已然達到一個新水準。”張洪華自豪地説。

  東方紅一號

  實現進入太空的夢想

  時光回溯到1970年4月24日,我國首枚運載火箭長征一號搭載着東方紅一號衞星成功發射,實現了進入太空的夢想。

  東方紅一號衞星誕生於一個特殊時期,那時國家的工業基礎和科學技術水平還很落後,國際友人驚歎:“你們在這樣的條件下研製出了衞星,真的很了不起!”

  鉚接,是衞星製造中必不可少的一道工序。衞星初樣研製過程和試驗階段,在沒有鉚槍和固定工件的桁架條件下,東方紅一號的研製人員就靠一把小錘和幾個自制的鉚模,將鉚釘一個又一個地敲上去。從衞星的外形選擇到結構形式制定,從衞星熱控措施到熱真空模擬試驗等繁雜的技術和工藝難關,都是在極其簡陋的條件下攻克的。

  要讓衞星在太空奏響《東方紅》樂曲,這在當時也具有很高難度。研製人員以高穩定度的6個音源振盪器代替“音鍵”,用程控線路產生的節拍來控制發音,經過上百次試驗,終於確保東方紅一號奏出了《東方紅》。

  “我們在地面上直接聽不到東方紅一號衞星播放的樂曲,需要通過衞星的天線發送、地面站的接收,再由電台轉播。”東方紅一號衞星總體組成員胡其正提及,為了讓普通收音機接收到衞星傳來的樂曲,大家提出了這個“接力”的辦法。

  還有一道技術難關就是要“看得見”。想用肉眼就能看到太空中運行的衞星,它的亮度必須要從七等星上升到四等星。而由於東方紅一號衞星的直徑僅有1米,也讓“看得見”更加困難。最終,研製人員從摺疊傘收縮打開的特點中找到靈感,決定在運載火箭的第三級上安裝一個由高反光亮度的材料製成、可以在太空中撐開的“觀測體”。由於這個“觀測體”體積巨大,反光亮度極高,人們在地面上就可以直接觀察到衞星。

  北 鬥

  中國成為第三個擁有自主衞星導航系統的國家

  自主可控是北斗的特色,但從無到有,困難重重,北斗研製在摸索中起步。

  國產化從北斗一號的太陽能帆板做起。之後的國產化攻關更為艱苦,不論是東方紅三號平台的橫空出世,還是影響衞星壽命的三大關鍵部件,憑藉自力更生的創業精神,科研人員逐一攻克,於2003年建成了北斗一號系統,使我國成為繼美、俄之後第三個擁有自主衞星導航系統的國家。

  “我們是以跑百米的速度在跑馬拉松。”北斗三號衞星首席總設計師謝軍如此形容北斗的研製節奏。

  很多北斗人至今還清晰記得2007年首顆北斗二號衞星研製的那段“激情燃燒的歲月”。根據國際電信聯盟的規則,頻率資源是有時限的,過期作廢。時間不等人,爭分奪秒完成了前期所有研製,參試人員進駐發射場後沒有片刻的喘息,緊接着就是200小時不間斷的加電測試。院士、衞星總指揮、總設計師和一線技術人員一起排班,共同扛住種種考驗。2007年4月16日,衞星成功發射兩天後,試驗星發來清晰信號,此時距離空間頻率失效僅有不到4個小時。也正是保護我國衞星導航系統頻率資源的這次“壯舉”,拉開了北斗區域導航系統建設的序幕。

  嚴慎細實的作風一代一代被繼承。在北斗三號首組衞星的研製中,出現了一個蓄電池電壓微小誤差的小插曲。按照設計,電壓差增加到一定限額,蓄電池也會自動進行調整,不會影響運行。

  “換!不能帶着任何疑點上天。”北斗團隊沒放過這個隱患。重新打開太陽翼,卸下艙板,換下有隱患的蓄電池組。最終,按照原計劃完成了全部工作,讓衞星又多了一份安全保障。

  第九顆北斗三號衞星某關鍵單機測試中,主任設計師劉家興發現了一個關鍵指標超標。但超標小於一納秒,也就是小於十億分之一秒,短到用“剎那”“瞬間”都難以形容。而進一步排查會平添很多工作量,還不一定能查出結果。但不查出原因,劉家興過不了自己心裏的那道關。最終,大家一起分析、查找問題,讓指標恢復了正常。

  神舟五號

  中國載人航天工程的里程碑

  1992年,黨中央正式批覆實施載人航天工程,隨後載人飛船立項,戚發軔被任命為神舟飛船總設計師。

  從事過導彈、運載火箭和衞星研究的戚發軔,接到擔任神舟飛船總設計師任務時,已經59歲了,他原本準備再過一年就退休。接到任務之初,戚發軔坦言,“內心確實比較糾結,覺得壓力很大。”更重要的原因是,“載人航天、人命關天”,戚發軔深感責任太重。

  當時中國載人航天工程已確立研製飛船,但究竟選用兩艙方案還是三艙方案?這道選擇題擺在了團隊面前。

  “當時,國際上兩艙和三艙方案都有,而且都成功了。中國到底用兩艙方案,還是三艙方案?爭論很大。最後,我們決定用三艙方案。”在戚發軔看來,結合中國的實際情況,採用適合自己的方案,這就是創新。

  1999年11月20日,我國第一艘無人試驗飛船神舟一號成功發射,且飛船着陸處離預定地點只有10公里。

  回憶起從事航天數十年來最難忘的瞬間,張柏楠毫不猶豫地提到了神舟五號。那是中國載人航天工程的里程碑,首次實現了中國人飛天的夢想。

  當時,身為神舟五號飛船副總設計師的張柏楠,在飛船出廠前往酒泉衞星發射中心前,遇到了很大的考驗。

  神舟五號是我國第一艘載人飛船,許多專家對航天員所用座椅緩衝器性能的穩定性提出了質疑。“座椅緩衝器”,顧名思義是保障航天員安全、舒適的一個重要工具。“座椅”不舒服,在太空複雜環境中以及返回落地時,航天員的安全就無法保證。

  本着“航天員的事,無小事”的信念,張柏楠臨危受命,在其他人員都已經進駐酒泉衞星發射中心時,利用兩個月時間集智攻關,最終設計製造出了安全穩定可靠的座椅緩衝器並通過驗證,在火箭發射前順利安裝到了神舟五號返回艙上。

[責任編輯:劉溱]

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