40万公里,这是中国航天器迄今到达的最远距离;
奔向月球,这是中华民族几千年来的美好梦想。
公元2007年11月26日,中国首次月球探测工程第一幅月球图像正式发布,标志着我国首次月球探测工程取得圆满成功。继人造地球卫星、载人航天之后,中国航天从此新增了一座闪光的里程碑。
2004年初,随着月球探测工程正式开始实施,“嫦娥一号”,这个美丽的名字就吸引着无数关注的目光。这是中国人勇攀科学高峰的一次新的尝试,这是中华民族和平利用太空的一次新的探索。
从工程立项到今天的圆满成功,我们经历了仅仅三年多时间。但是,在工程成功的背后,我们看到的是中国航天半个多世纪不懈奋斗的脚步,是党中央、国务院发展绕月探测工程的坚强决心,是广大科技工作者排除万难,勇攀高峰的豪迈气概。
中国人不能总围着地球转。中国探月不仅“必须搞”,而且要“好好搞”、“加紧搞”
灿烂星空,风光无限,挑战无限。
从上世纪50年代起,随着运载火箭的加速发展,人造地球卫星的上天,人类开启了一个新的时代——空间时代。探月,开始从梦想走向现实。
上世纪六七十年代,苏联和美国的探月竞争空前激烈,掀起了人类第一次探月高潮。从上世纪90年代起,新一轮探月浪潮又开始在全球涌动。
随着我国综合国力的提高和航天技术的发展,我国不少有远见的科学家纷纷提出开展月球探测的建议。
“中国人不能总围着地球转,适时开展以月球探测为起点的深空探测,是我国航天事业持续发展、有所创新、有所突破的重要举措。”绕月探测工程总指挥栾恩杰对记者说,“飞出地球、探索月亮,是我们这个民族的千年梦想,它不仅是出于人类探索未知世界的天性,也是对民族夙愿的最好回应。”
“中国作为一个航天事业迅速发展的国家,应该在深空探测、月球探测上有所作为。”绕月探测工程总设计师孙家栋院士回忆说,“当时这个想法很强烈!”
而对于长期从事月球研究的欧阳自远院士来说,探月的愿望更强烈:“中国在月球探测和深空探测这一高技术领域应该占有一席之地,这一工程不但可以推动我国基础学科的发展和航天技术的进步,还可以对国民经济的发展起到促进作用。”
从梦想走向现实,从上个世纪90年代开始,围绕探月的各项“探路”工作有序展开。
1995年,国家“863”计划航天领域专家委员会提出并下达了“我国开展月球探测的必要性和可行性”的研究课题,来自中国科学院和中国航天有关研究院和中国科学院的专家学者开始进行研究论证。经过近4年的认真研究,2000年,相继完成了“我国月球探测的发展战略和规划”、“我国月球探测卫星的科学目标与有效载荷配置”等报告,并提交了第一套比较完整的论证报告,为我国月球探测研究论证奠定了一定基础。
2000年11月22日,我国政府首次公布了航天白皮书——《中国的航天》,正式提出要“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”。探月,开始进入国家视野。
2001年12月,国防科工委委托“两弹一星”元勋、航天专家孙家栋院士组织中国科学院、总装备部、中国航天科技集团以及相关高校的专家,正式开始进行“月球探测一期工程综合立项论证”,并于2003年3月提交了《月球探测一期工程综合立项论证报告》及7个相关报告。
从1995年国家组织相关专家对开展月球探测的必要性、可行性进行初步分析和论证,到2004年2月25日国防科工委正式宣布中国月球探测工程“嫦娥工程”正式实施,先后有数百名专家、院士参加了探月工程的论证和实施准备工作,这些大量的前期分析论证和方案设计工作,为如期完成月球探测工程奠定了坚实的基础。
经过无数次的论证,最后得出一个结论:“中国必须搞,中国还得好好搞,加紧搞。”并明确了首次探月活动的科学目标:获取月球表面三维影像、分析月球表面元素含量和物质类型的分布特点、探测月壤特性、探测地月空间环境。在制定科学目标的同时还制定了工程目标:研制和发射我国第一颗月球探测卫星、初步掌握绕月探测的基本技术、首次开展月球科学探测、初步构建月球探测航天工程系统、为月球探测后续工程积累经验。这些科学目标和工程目标贯穿了一个灵魂——既要站在国际前沿,又要结合中国国情,把科学的理想与国家的实际技术能力最巧妙地结合起来,独立研制,独立制造,独立试验,着力打造一个完全自主创新的“中华牌”。
“高标准、高质量、高效率”。仅仅三年多时间,“嫦娥工程”就迈出了三大步,打了三个漂亮仗
科学的畅想只有转化为国家意志,才能焕发夺目的光彩。
2004年农历大年初二,这是一个令无数航天人激动的日子。这一天,国务院批准绕月探测工程立项,中华民族千年奔月梦想终于开始起飞。
在绕月探测工程战幕拉开之际,温家宝总理提出明确要求:绕月探测工程是一项复杂的多学科高技术集成的系统工程。要统筹规划,合理确定科学和工程目标;充分调动和整合各方面科研资源,加大重大关键技术的攻关力度。各部门要精心组织,团结协作,高标准、高质量、高效率地完成绕月探测工程任务。
按照中央部署,为了“集中精力办大事,把大事办成好事”,以“小核心、大协作”为原则,一个崭新的绕月探测工程组织管理体系迅速建立起来——
2004年2月19日,绕月探测工程领导小组经国务院批准成立,时任国防科工委主任的张云川出任组长(因工作变动,现由张庆伟任组长),国防科工委、国家发改委、科技部、财政部、总装备部、中国科学院和航天科技集团的相关领导出任副组长,实行总体协调指挥和重大决策。
2004年2月25日,绕月探测工程领导小组召开第一次会议,通过《绕月探测工程研制总要求》,任命栾恩杰为工程总指挥,孙家栋为总设计师,欧阳自远为月球应用科学首席科学家,同时给探月工程起了一个美丽的名字——“嫦娥工程”。
2004年3月15日,国防科工委召开第一次绕月探测工程工作会议和大总体协调会,协调总体技术方案和总体计划流程,同时任命一批航天专家担任卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统总指挥及总设计师,并组成近万人的研制试验大军。
2004年6月2日,中央编制委员会批准成立国防科工委月球探测工程中心,这实际成为绕月探测工程的前沿指挥部。
从2004年开始,在亿万人民关注的目光中,“嫦娥工程”的广大参与者仅仅用了三年多的时间,就迈出了三大步,打了三个漂亮仗——
2004年被称为月球探测工程“开局年”。这一年,先后完成了发射场系统、测控系统总体设计方案制定和地面应用系统设计方案制定、卫星系统的方案设计和运载火箭系统的初步研究,并开始进行一系列关键技术攻关。
2005年被称为月球探测工程的“攻坚年”。这一年全面展开初样研制与试验,进行五大系统之间的接口协调和技术攻关。在这一年,工程的各种问题得到充分暴露和解决,技术风险逐渐化解,系统间接口关系得以明确,各系统技术状态得以确定。
2006年是绕月探测工程的“决战年”,也是正样研制阶段。这一年完成了“嫦娥一号”正样星的总装、测试和试验,完成了“长征三号甲”的总装与测试和测控、发射场和地面应用系统的设备研制和系统建设,总体具备了在2007年执行任务的能力,已整装待发迎接决胜年的到来。
就在五大系统千军万马进行研制、试验的同时,绕月探测工程指挥系统还千方百计吸引广大社会公众的关注、支持和参与——
2006年2月10日,经过5个多月的广泛征集评选,确定了中国月球探测工程的标识。
2006年10月6日,经过广大公众参与投票评定,《高山流水》、《谁不说俺家乡好》、《爱我中华》、《歌唱祖国》等30首曲目被选定为嫦娥一号卫星在轨播放曲目。
与此同时,绕月探测工程指挥系统还注重在科学普及和国际交流与合作方面发挥带动作用:编印工程科普宣传挂图,建设开通了中国探月网,组织工程科普展览,宣传月球探测的科普知识,利用第八届国际月球大会在北京召开之机与国际同行广泛交流月球探测和空间科学技术……
一个个探月宣传活动激发了全国人民关注和支持月球探测工程和航天科技发展的巨大热情,凝聚成一股股巨大的精神力量,激励着广大科技人员斩关夺隘,奋力向前!
成功依靠的是自主创新,最大的亮点也是自主创新。各大系统奋力攻关,全力打造“中华牌”
九天揽月,豪情诚可贵,实干价更高。
作为国际竞争的一个制高点,探月之路没有捷径可走,惟有自主创新。而“嫦娥工程”最大亮点也是4个字——“自主创新”。
“绕月探测工程是一项自主创新的工程。我们所开展的各方面的工作,一定是‘中华牌’。”孙家栋介绍说,“嫦娥工程”整个方案的指导思想,就是如何充分利用我们航天工程50多年的实践所取得的一切成果,并在这个基础上前进和发展。
绕月探测工程由卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用等五大系统组成,每个系统各司其职、各负其责,任何一个系统稍有闪失,都关系整个工程的成败。
由国防科工委牵头,国务院有关部门、单位组成的绕月探测工程领导小组,在工程的各个重大节点上,都及时做出部署,为工程的顺利实施做出正确决策。工程两总系统和月球探测工程中心从工程的论证和顶层策划开始,抓项目组织、计划和系统工程管理,抓研制总要求、研制程序的制定,抓重大技术问题和管理问题的协调,抓研制过程的技术把关、质量监督和基础建设。在工程实施的全过程,按照温家宝总理提出的“精心组织、团结协作,高标准、高质量、高效率地完成绕月探测工程任务”的要求,沿着工程确立的目标和进度,一步一个脚印、一年一个节点地向前推进。中国人建造的“天梯”在一步一步向着深层空间延伸。
2004年7月1日,我国开始进行嫦娥一号卫星初样研制,经过近18个月的奋斗,于2005年12月9日完成整星转正样评审,同时进入正样研制。2006年底,生产出合格的正式产品。“前后只用了三年左右的时间,其速度之快是少有的。”卫星系统总指挥叶培建说。
高速度的背后是高强度的付出。
第一次研制月球探测卫星,需要突破很多技术难关。为了保证轨道设计的正确性,卫星系统对地、月、日复杂的三体环境进行了反复的分析求解,精确地设计出飞行线路并请国内权威单位进行了复核复算;为了提高制导、导航与控制系统执行任务的能力和可靠性,他们研制了适应月球环境的紫外敏感器,研究采用了双轴驱动控制技术和三体组合控制技术,并对控制器和重要敏感器采用了冗余设计和高性能控制算法;为了攻克测控关,他们采取多项措施提高了卫星自身信号的发射功率,同时协同相关系统解决了地面接收的问题;为了闯过热控关,他们建立了月球环境外热流分析模型,并借鉴相关工程数据对模型进行了完善,并反复进行了整星的热平衡试验和热真空试验。
有效载荷是卫星系统中的一个重要分系统,直接承担着实现四个科学目标的重任,被称为“嫦娥的眼睛”。嫦娥一号卫星上的所有载荷都由中国科学院相关单位负责研制,由中科院空间中心负责抓总。每种载荷都各有特色,在技术上都有突破和创新,并拥有诸多的第一次——在国际上第一次利用微波遥感手段对月球进行探测,在国内第一次使用空间激光高度计,第一次在空间应用干涉成像光谱仪等,而最令人激动的是我国自行研制的立体相机:采用巧妙的光机系统设计,用一台相机拍摄了前视、中视和后视三幅图像,图像质量清晰、层次分明,不仅简化了结构,减少了重量,还大大降低了成本,并且提高了对空间环境的适应能力。
根据总体设计方案,运送“嫦娥”上天的火箭选用的是我国长征火箭家族中的“长征三号甲”火箭。火箭系统总指挥岑拯告诉记者,尽管这种“金牌火箭”技术已经成熟,已成功发射14次,但为了确保“嫦娥一号”万无一失,中国运载火箭技术研究院对火箭进行了大量的可靠性技术增长研究,对产品进行了技术改进和升级。通过采用三冗余箭上计算机、双冗余程序配电器、平台和激光惯组互为备份等技术,使运载火箭的可靠性提高到一个新水平。
地面应用系统既是月球探测工程的出发点,又是落脚点:绕月探测的科学目标由这里提出,科学价值从这里开始实现。尽管几十年来一直从事月球研究,但在月球探测工程全面实施后,他们的一切工作还要“从头做起”——从头设计地面应用系统总体方案,从头研究数据接收和处理技术,从头设计、研制和建造适应绕月探测工程需要的各种地面设施和软件,研制了两个国内最大的50米和40米口径的接收天线并进行了大量数据处理、仿真和跨系统的联合测试,证明系统设计正确可靠。
负责发射的西昌卫星发射中心承担着发射的组织指挥、卫星火箭的测试技术勤务保障、燃料的加注及发射、火箭一二级飞行段的测量控制,还要为发射任务提供通信、气象等服务。为了进一步提升发射场的综合保障能力,满足嫦娥一号卫星发射的技术要求,发射场系统对塔架、高压系统、加注供气系统等都进行全面改造。针对发射窗口小、要求高的特点,细化优化发控流程。
负责测控的是北京航天飞行控制中心和遍布全国的卫星测控中心、地面站及海上测量船,承担着运载火箭发射和卫星整个飞行期间的轨道测量、遥测监视、遥控操作、飞行控制以及卫星探测计划的实施与操作管理等任务,并通过高精度的测定轨,为地面应用系统处理科学数据提供轨道数据保证。这个久经考验的航天系统,为了适应嫦娥一号卫星远距离测控的新要求,按照绕月探测工程的总计划,完成了总体技术设计、测控方案制定、设备改造和18米新天线建设,进行了卫星初样和正样阶段的星地测控对接及1∶1飞行状态的无线联试USB—VLBI综合测定轨试验,第一次使用航天统一测控网与甚长基线干涉测量系统联合组网的新技术,为嫦娥卫星的精密测控和精确变轨奠定了基础。
嫦娥奔月,万户飞天,当中华民族久远的梦想正一步步变成现实的时候,全世界都感受到一种巨大的力量:一个勇于创新的民族团结协作所产生的巨大能量,一个追求和平的民族在太空探索上所创造的新的奇迹,一个有着悠久文明的古老民族在新时期所焕发的无穷活力!
(责任编辑:方芳)