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        航天科技自主創新順利完成嫦娥三號任務

        文章來源:中國航天科技集團公司  發布時間:2013-12-17

          12月14日21時11分, 嫦娥三號探測器在月球表面預選著陸區域成功著陸,標志我國已成為世界上第三個實現地外天體軟著陸的國家。

          12月15日4時35分,嫦娥三號著陸器與巡視器分離,“玉兔號”巡視器順利駛抵月球表面。

          12月15日23時許,嫦娥三號著陸器與巡視器(月球車)進行首次互拍成像試驗,即互相拍照。隨后,第一面登上月球的五星紅旗通過電視直播“亮相”,嫦娥三號任務取得圓滿成功。

          在嫦娥三號這項體系龐雜、意義重大的工程中,中國航天科技集團公司承擔了探測器和運載火箭兩大核心關鍵系統抓總研制工作。六年來,航天科技集團的參研參試人員不斷開拓創新、攻堅克難,用完美的成功證明:中國航天有實力、有信心依靠自主創新,開拓更遠的深空探測疆域。

          探月坐標系上的新起點

          早在2007年,嫦娥一號僅用了三年多時間,創造了世界繞月探測衛星研制的最短紀錄。

          三年后,帶著“飛得更快、靠得更近、看得更清”的目標,嫦娥二號在創下多個“第一次”后超額完成任務。它作為嫦娥三號的先導星,為嫦娥三號的發射奠定了堅實的基礎。

          又是一個三年,作為我國第一個地外天體 軟著陸探測器的嫦娥三號誕生在航天科技集團,“嫦娥三號探測器是全新研制的探測器,也是五大系統中的核心,難度最大、需要攻克的關鍵技術多、技術跨度大、實施風險高。”嫦娥三號探測器副總設計師賈陽說。

          如其所說,月球探測工程體系復雜,風險也相當高。據資料統計,世界上共進行了百余次月球探測活動,成功率剛剛過半。

          盡管航天科技集團有嫦娥一號、嫦娥二號成功研制的經驗,但嫦娥三號的研制依然要面對諸多全新情況和巨大挑戰。比如,要面臨的是其他航天器從未遇到過的月面全新環境、全新研制平臺、全新載荷設備和全新工作模式;要面臨新技術多、配套單位多的特點,地面試驗驗證難度大、探測器“瘦身”難的問題等。

          面對著全新的科研挑戰,科研人員邁過道道關卡,在六個方面實現了歷史性的突破。

          其中包括,首次開展我國航天器在地外天體軟著陸,首次開展我國航天器在地外天體巡視探測,首次開展對月面探測器的遙控操作,突破多軌道、窄窗口發射和高精度入軌技術,首次研建我國大型深空站,初步建成覆蓋行星際的深空測控網,首次在月面開展多種科學探測,首次在我國航天器上采用同位素熱源和兩相流體回路技術,以滿足探測器在月夜極端溫度環境下生存需要,并研制了一系列特種試驗設施,形成一系列先進試驗方法。

          猶如“新生兒”般的嫦娥三號閃耀著創新的光芒,光芒中凝聚了無數航天人奮發圖強的光輝精神。在這條自主創新的探月之路上,嫦娥三號任務的成功猶如一座新的豐碑,在中國探月的坐標系上樹起一個新的起點。

          通天路上穩送“三姐妹”

          將嫦娥“三姐妹”安全送達目的地,是長征三號甲系列火箭家族的一件大事。因此,由航天科技集團承擔研制的長三甲系列火箭旗下的“三兄弟”各顯神通,托舉著“三姐妹”攀上一座座科技高峰,也把流傳千年的神話化為鮮活的現代文明奇跡。

          2007年,自重只有2.4噸、“身材”曼妙的嫦娥一號在長三甲火箭的托舉下,先繞地球飛行后再奔向月球。這種相當于坐著“滾梯”奔月的方式,讓奔月旅程耗費了12天之久。

          2010年,同樣重量的嫦娥二號乘坐長三丙火箭,以“直梯”的方式奔月,即火箭將“二姑娘”直接送入地月轉移軌道,使得奔月時間縮短了5天,刷新了嫦娥奔月的“中國速度”。

          三年后的今天,攬“玉兔”(月球車)同赴廣寒宮的“三妹”,重量陡然增加了1200千克,卻依舊順利乘坐“直梯”抵達近地點高度200公里、遠地點高度約380000公里的地月轉移軌道。這要歸功于長三甲火箭家族中運載能力最強的“大力士”——長征三號乙改進型三級捆綁式液體運載火箭。

          盡管是久經沙場的“大力士”,為了這次不尋常的任務,長三乙仍進行了多項改進,“以實現入軌精度更高、適應能力更高、運載能力要求更高、可靠性要求更高的目標。”長三乙火箭總設計師姜杰坦言。

          每一次創新都在突破中升華。航天科技集團在這枚“金牌火箭”原有的基礎上開展了六大專項技術攻關,讓火箭更加勇武有力。

          為了將嫦娥三號送入更精準的軌道,節省后續任務的燃料,長三乙在發射窗口上做了一篇“大文章”。了解火箭發射的人都知道,每次發射任務都可能由于客觀原因導致火箭不能準時點火,從而錯過最佳發射時機。為此,長三乙通過窗口優化設計、軟件在線切換等技術進行了改進和試驗,發射月有連續3天具備發射條件,每天有2個發射窗口,大大降低了發射風險。

          此外,長三乙還首次采用了雙激光慣組加衛星導航修正的復合制導技術,這相當于給火箭安上了“兩只眼睛”,一只眼睛可以保證火箭按照設計好的軌道飛行,另一只眼睛則精確計算最佳途徑,并隨時修正,更加確保了嫦三精確入軌。

          在可靠性和運載能力上,火箭也實現了質的飛躍。經過改造后的火箭,飛行可靠性由原來的0.938提升至0.942,奔月軌道運載能力由3750千克(長時間滑行狀態)增長到3780千克。

          另外,長三乙首次運用遙測圖像實時傳輸技術,對火箭在發射和飛行過程進行“現場直播”。同時,還為嫦三量身打造了尊貴專享的“座椅”,即重新設計了嫦三的連接器,使火箭與探測器更完美地連接在一起,增強了嫦三奔月途中的舒適性和安全性。

          正如航天科技一院院長李洪所說,“火箭的每一次飛行都是一種創新”。每一次創新都為后續深空探測奠定了堅實的基礎。

          非先行者,卻是屢攀高峰者

          在嫦娥一號成功發射時,法國《歐洲時報》曾發表社論說,“嫦娥奔月”將一個完整的中國夢呈現給世界。三年后,嫦娥二號的成功,讓美國媒體開始擔心與中國的探月比賽可能成為“龜兔賽跑”。今天,嫦娥三號的成功,則讓全世界都驚嘆于中國的探月工程在創新和突破中步步為營,成為中國科技自主創新一面耀眼的旗幟。

          嫦娥三號任務是自1976年8月9日蘇聯月球24號成功登月后,37年以來,全世界第一次月球軟著陸探測任務。正所謂“長天信步過康橋”,盡管相較于美、蘇的月球探索之旅,嫦娥三號沒在時間上占優勢,卻在安全可靠上更勝一籌,并創造了人類科學史上的多個“第一次”。航天科技集團的科研人員從嫦娥三號軟著陸的整體方案入手,力求以更安全、更可靠的方式協助探測器完成各項任務。

          就任務模式而言,嫦娥三號在軟著陸過程中的動力下降段具有懸停、避障的能力,這是其他國家軟著陸探測器所不具備的。當嫦娥三號進入懸停、避障階段,可以對著陸區地形、地貌進行精確勘察,識別出危險地形,這極大提高了著陸的安全性。

          在航天器熱控制技術方面,采用重力輔助兩相流體回路技術,實現同位素熱能的可控運輸尚屬國際首例;采取基于太陽能喚醒的月面休眠喚醒創新方案,解決低溫條件下的探測器月夜生存問題也是首開先河。在科學探測方面,科研人員通過測月雷達等載荷,首次實現了月球表面月壤厚度剖面探測等科學目標。一個個“第一次”的突破,極具說服力地展示了中國航天人卓越的創新才能和突破精神。

          探月一小步,人類文明一大步。中國的探月工程就像一場永無止境、勇攀高峰的接力賽,書寫著人類太空探索史上的嶄新篇章。在這場探月的接力賽中,寄托的是一個國家自主創新的夢想,凝聚的是無數航天人的才智和心血;在這場探月的接力賽中,航天人用幾十年磨一劍的專注和奉獻,在浩瀚太空留下屬于中國人自己的足跡;在這場探月的接力賽中,中國人不是先行者,卻是屢攀新高的奮起直追者……

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