新華社北京1月11日電 題:“探月夢”托舉“中國夢”——人類首次月球背面探測全紀實
新華社記者陳芳、胡喆、董瑞豐
探索浩瀚宇宙,是中華民族不懈追求的偉大夢想。
2019年1月11日,中國探月工程嫦娥四號任務(wù)再傳捷報,嫦娥四號著陸器、巡視器順利完成互拍成像,標志我國探月工程嫦娥四號任務(wù)取得圓滿成功,中共中央、國務(wù)院、中央軍委發(fā)來賀電。
2018年12月8日2時23分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器,開啟了月球探測的新旅程。新華社記者 江宏景 攝
一路走來,多少艱辛,多少奇跡!從嫦娥一號拍攝的全月球影像圖,到嫦娥二號首次實現(xiàn)我國對小行星的飛躍探測;從嫦娥三號成功實現(xiàn)落月夢想,到嫦娥四號實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸……
15年的探索、38萬公里的追尋,中國航天以“探月夢”托舉“中國夢”,書寫了人類文明發(fā)展歷程中的驚鴻之筆。
這是一張拼版照片,左圖:玉兔二號巡視器全景相機對嫦娥四號著陸器成像;右圖:嫦娥四號著陸器地形地貌相機對玉兔二號巡視器成像。 新華社發(fā)(國家航天局供圖)
到月背去!——偉大夢想決定偉大創(chuàng)造
月球背面對于人類而言,是“秘境中的秘境”。
由于月球自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相等,加上被地球潮汐鎖定,地球強大的引力讓月球總是一面朝向地球,人類在地球上只能看見月球的正面。
從20世紀50年代開始,人類陸續(xù)向月球發(fā)射了100多次探測器,但還從沒有探測器在月球背面著陸開展就位探測。
1962年4月26日,美國“徘徊者4號”探測器撞擊月球背面,成為首個在月球背面硬著陸的探測器,但并未傳回任何數(shù)據(jù)。
2004年,我國探月工程正式批準立項;
2007年,嫦娥一號任務(wù)繞月探測,實現(xiàn)了中華民族千年奔月夢想;
2010年,嫦娥二號成功發(fā)射,獲得國際最高7米分辨率全月影像圖,飛至日地拉格朗日L2點進行環(huán)繞探測,并對700萬公里外的圖塔蒂斯小行星進行高精度飛越探測;
2013年,嫦娥三號成功落月并開展月面巡視勘察,實現(xiàn)了我國首次對地外天體的直接探測,把玉兔號的足跡刻在了月球;
2014年,再入返回飛行試驗任務(wù)圓滿成功,突破和掌握了航天器以接近第二宇宙速度再入返回關(guān)鍵技術(shù),為我國正在實施的月面采樣返回及未來深空探測奠定了堅實的基礎(chǔ),創(chuàng)造了月球探測史的中國紀錄。
當(dāng)嫦娥三號任務(wù)圓滿完成以后,作為備份的嫦娥四號怎么辦?該去哪兒?一度引發(fā)不少探月科學(xué)家們的討論。
此圖片為嫦娥四號著陸器監(jiān)視相機C拍攝的著陸點南側(cè)月球背面圖像,巡視器將朝此方向駛向月球表面。 新華社發(fā)(國家航天局供圖)
不少人認為,嫦娥四號無須冒險,還應(yīng)落在月球正面。然而,作為中國航天科技集團五院深空探測和空間科學(xué)首席科學(xué)家的中國科學(xué)院院士葉培建卻堅定地提出:“中國探月工程應(yīng)該走一步跨一步。落到月球背面去,這是一個創(chuàng)舉!
然而,“到月球背面去”——在不少科學(xué)家眼中是“不可能完成的事情”。
“由于受到月球自身的遮擋,在月球背面,任何人類探測器都無法直接與地球進行測控通信和數(shù)據(jù)傳輸!敝袊皆鹿こ炭傇O(shè)計師、中國工程院院士吳偉仁介紹,到月球背面去,必須要面對“不在服務(wù)區(qū)”的失聯(lián)挑戰(zhàn)。
正是源于這樣一種“不走尋常路、勇于挑戰(zhàn)自我”的信念,中國航天人最終做出了一個大膽的決定:“嫦娥四號要實現(xiàn)人類月球背面的首次軟著陸!”
圖為1月3日在北京航天飛行控制中心拍攝的降落過程(示意圖)。 新華社記者 金立旺 攝
“從技術(shù)發(fā)展角度來講,如果我們未來要建設(shè)月球科研站,就需要航天器能夠高精度著陸!辨隙鹚奶柼綔y器總設(shè)計師孫澤洲表示,解決了這次任務(wù)面臨的挑戰(zhàn),可為后續(xù)的深空探測和小行星探測打下基礎(chǔ)。
“鵲橋”先行——夢想與星瀚不再遙遠
每一次新的任務(wù)都標注著嶄新的中國高度,每一次新的飛行都描繪著壯麗的中國航跡。
2018年5月21日清晨,在嫦娥三號“奔月”4年多之后,中國又做出一個探索月球的大動作——在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心將探月工程嫦娥四號任務(wù)“鵲橋”中繼星發(fā)射升空。
“鵲橋”的名字來源于中國民間牛郎織女的傳說,這顆中繼星是中國航天人用自己的辛勤、智慧和汗水設(shè)計建造的地月信息聯(lián)通的“天橋”。
這是前所未有的一次創(chuàng)舉,中國航天人在地球和月背之間搭起了一座充滿想象力的“鵲橋”。通過這座“橋”,夢想與星瀚不再遙遠,月球背面將終結(jié)“不在服務(wù)區(qū)”的歷史。
圖為著陸器地形地貌相機拍攝的玉兔二號在A點影像圖。 新華社發(fā)(國家航天局供圖)
地月L2點是衛(wèi)星相對于地球和月球基本保持靜止的一個空間點。位于地月連線的延長線上,到月球的平均距離約為6.5萬公里,距地球40多萬公里。
“鵲橋”中繼星主任設(shè)計師孫驥說,“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,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),相當(dāng)于把一個地面站搬到了天上。
20世紀60年代,美國深空探測專家羅伯特·法庫第一次提出通過中繼星實現(xiàn)與月球背面探測器通信的設(shè)想,并建議后續(xù)的阿波羅任務(wù)可以考慮到月球背面去,但因為各種原因沒有實現(xiàn)。如今是中國人把這一想法實現(xiàn)了。
除了為嫦娥四號任務(wù)提供中繼服務(wù),“鵲橋”還將開展科學(xué)與技術(shù)實驗。中繼星上搭載了荷蘭與中國科學(xué)家聯(lián)合研制的低頻射電探測儀,可“聆聽”來自宇宙深處的“聲音”。
“奔月之路”——對未知領(lǐng)域探索的不竭動力
夢想的力量,是人類對未知領(lǐng)域探索的不竭動力。
2018年12月8日2時23分,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心。
伴隨著巨大的火箭轟鳴,肩負著億萬中華兒女的探月飛天夢想,長征三號乙運載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器,開啟了月球探測的新旅程。
2018年12月12日16時45分,嫦娥四號探測器經(jīng)過約110小時奔月飛行,到達月球附近,成功實施近月制動,順利完成“太空剎車”,被月球捕獲,進入了近月點約100公里的環(huán)月軌道。
嫦娥四號準時發(fā)射、準確入軌,原計劃在近月制動前實施的3次軌道中途修正,期間只進行了1次。
“準時發(fā)射、準確入軌”,實現(xiàn)起來并不輕松。成功架起“奔月之路”的,是我國自主研制的“金牌火箭”。
中國航天科技集團一院火箭系統(tǒng)總指揮金志強介紹,探月工程任務(wù)對軌道高度和入軌精度要求都很高,長三甲系列火箭成為執(zhí)行探月工程發(fā)射的最佳選擇。
低溫發(fā)動機同時裝配4臺單機,選擇性能最優(yōu)的2臺用于本次任務(wù);單機產(chǎn)品通電老煉時間增加50小時,系統(tǒng)綜合試驗考核次數(shù)增加……
圍繞嫦娥四號任務(wù)窄窗口發(fā)射、冬季發(fā)射等特征,火箭研制團隊開展專題風(fēng)險分析,制定了520項預(yù)案。
為了充分利用嫦娥四號任務(wù)兩天內(nèi)多窗口的發(fā)射機會,降低發(fā)射實施風(fēng)險,火箭系統(tǒng)開展了技術(shù)創(chuàng)新,在低溫加注后可以適應(yīng)2天內(nèi)多個發(fā)射窗口的發(fā)射要求。
“這在國內(nèi)尚屬首次。”中國航天科技集團一院火箭系統(tǒng)總設(shè)計師陳閩慷說。
億萬雙手,托舉“嫦娥”,億萬顆心,牽掛“嫦娥”。
在困難和挑戰(zhàn)面前,中國航天人用一次又一次生動的創(chuàng)新實踐,詮釋了創(chuàng)新對于實現(xiàn)夢想的關(guān)鍵意義。
1月11日,在北京航天飛行控制中心大屏幕上拍攝的著陸器(右)和巡視器互拍畫面。 新華社記者 金立旺 攝
“驚天一落”——人類太空探索史上的一大步
經(jīng)過約38萬公里、26天的漫長飛行,2019年1月3日,嫦娥四號進入距月面15公里的落月準備軌道。
北京航天飛行控制中心大廳內(nèi),現(xiàn)場工作人員一聲令下,嫦娥四號探測器從距離月面15公里處開始實施動力下降,探測器的速度逐步從相對月球1.7公里每秒降為零。
10時15分,嫦娥四號迎來制動時刻,7500牛發(fā)動機開機,動力下降開始。
10時21分,降落相機開機,開始抓拍落月全過程。
10時25分,嫦娥四號轉(zhuǎn)入懸停模式,不一會兒便轉(zhuǎn)入避障模式。
選定相對平坦的區(qū)域后,嫦娥四號開始緩速垂直下降。
最終,在反推發(fā)動機和著陸緩沖機構(gòu)“保駕護航”下,最激動人心的時刻終于到來!
10時26分24秒,經(jīng)歷了近700秒的落月過程,嫦娥四號成功著陸!
“一切正常!”指控大廳爆發(fā)出熱烈的掌聲。
嫦娥四號成功著陸在了月球背面東經(jīng)177.6度、南緯45.5度附近的預(yù)選著陸區(qū),月球背面真正意義上第一次成功留下了人類探測器的身影。
圖為1月3日在北京航天飛行控制中心拍攝的降落過程(示意圖)。 新華社記者 金立旺 攝
落月后,通過“鵲橋”中繼星“牽線搭橋”,嫦娥四號探測器進行了太陽翼和定向天線展開等多項工作,建立了定向天線高碼速率鏈路,順利實現(xiàn)了月背和地面穩(wěn)定通信的“小目標”。
11時40分,嫦娥四號獲取了月背影像圖并傳回地面。這是人類探測器在月球背面拍攝的第一張圖片。
作為整個探月工程“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略中第二步的關(guān)鍵組成,嫦娥四號的一小步,無疑是整個人類太空探索史上的一大步。
嫦娥四號在月球背面成功著陸的消息傳開,成為“驚天一落”。
美國太空探索技術(shù)公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克也第一時間向中國探月取得的成功點贊祝賀。
嫦娥四號的著陸區(qū)月球南極-艾特肯盆地是太陽系中已知最大的撞擊坑之一,也被公認為月球上最老、最深的撞擊盆地。
到月球背面開展低頻射電天文觀測,是全世界天文學(xué)家夢寐以求的事情,可以填補射電天文領(lǐng)域在低頻觀測段的空白。
中科院月球與深空探測總體部主任鄒永廖說,月球背面具有獨特性質(zhì),嫦娥四號著陸地是從未實地探測過的處女地。月球車在月背行走時,還可以獲取綜合地質(zhì)剖面,將是國際首創(chuàng)。
插畫:嫦娥四號與玉兔二號順利完成互拍 新華社記者 陳聰穎 作
“追夢之人”——以“探月夢”托舉“中國夢”
嫦娥四號落月的一刻,74歲的葉培建走向正在前排工作席的嫦娥四號探測器項目執(zhí)行總監(jiān)張熇,兩代“嫦娥人”的手,緊緊地握在了一起。
這一握,也讓張熇這個嫦娥四號探測器研制團隊里的“女當(dāng)家”再也忍不住激動的心情,捂住臉當(dāng)場流下了幸福的淚水。
“踏上月球背面,已經(jīng)是好幾代科學(xué)家共同的夢想了!睆垷绖忧榈乇硎荆奥湓率钦麄任務(wù)最關(guān)鍵階段,充滿了風(fēng)險、未知和挑戰(zhàn)。此時此刻,我們都是幸福的追夢人!
偉大實踐催生偉大精神,偉大精神推動偉大實踐。
探月工程,是當(dāng)今高新技術(shù)發(fā)展中極具風(fēng)險和挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。它由衛(wèi)星、運載火箭、發(fā)射場、測控和地面應(yīng)用等五大系統(tǒng)組成,是一份“1萬-1=零”的事業(yè)。一顆螺絲釘、一個插頭就可以決定整個工程的成敗。
參與了嫦娥一號、嫦娥四號等多個重要任務(wù)的孫澤洲,現(xiàn)任嫦娥四號探測器總設(shè)計師、火星探測器總設(shè)計師,可以說是目前我國深空探測領(lǐng)域新生代里的代表人物。
孫澤洲說,中國探月每一次突破、每一步跨越,都凝結(jié)了上百家單位、幾萬名科技工作者、解放軍指戰(zhàn)員的心血和智慧,體現(xiàn)了社會主義集中力量辦大事的優(yōu)勢。
——是他們,時刻用“居安思!北薏咦约,秉承“質(zhì)量即生命”理念。
作為探月工程衛(wèi)星總裝班長,30年的時間里,劉福全帶領(lǐng)團隊完成了從嫦娥一號到嫦娥四號的全部總裝任務(wù),始終堅守在總裝第一線。
嫦娥四號探測器裝載的7500牛變推力發(fā)動機是目前我國最大的航天器用化學(xué)推進器,操作風(fēng)險極高。憑借過硬的裝配技能,他提出了“多次調(diào)轉(zhuǎn)、對接+二次吊裝”的組合方案,實現(xiàn)了發(fā)動機高精密裝配。
——是他們,年逾花甲依舊堅守一線,像保護自己孩子一樣,保護著探測器的安全。
在廠房,每當(dāng)有人靠近嫦娥四號探測器操作時,總有一位老者站在操作者身后,盯著操作者的每一個動作,像保護自己孩子一樣,用手臂保護探測器設(shè)備的安全。
這位老者就是王國山,作為嫦娥四號總環(huán)試驗分隊中最年長的一位航天人,始終堅守在總裝一線,護駕嫦娥助力奔月。
——是他們,心里沒有絲毫畏懼,眼里盡是航天的“詩和遠方”。
“絕對不能帶著問題上天,絕對不能帶著遺憾上天!辨隙鹚奶柍晒ν瓿陕湓氯蝿(wù),其中一個叫作伽馬關(guān)機敏感器的“小”器件卻遇到了大麻煩。
團隊負責(zé)人劉靖雷馬上行動起來,查數(shù)據(jù)、做仿真、制定實施方案,迅速形成了過百頁的精度論證報告,在不更改正樣產(chǎn)品流程的同時對精度也進行了驗證。
從一曲星夢東方紅,到嫦娥奔月創(chuàng)奇跡。探月精神是我國航天領(lǐng)域在新時代不斷取得輝煌成就的巨大動力,也為實現(xiàn)“中國夢、航天夢”提供了強大的精神力量。
國家航天局副局長吳艷華表示,嫦娥四號是航天戰(zhàn)線追逐夢想、勇于探索取得的重大科技創(chuàng)新成果,也是中外科學(xué)家協(xié)同攻堅、合作共贏搭建的探索宇宙奧秘的平臺。
“后續(xù),還有嫦娥五號月球采樣返回和火星探測等重大航天工程任務(wù)。我們一定不負祖國和人民期望,咬定目標使勁干、用航天夢托舉中國夢,推動構(gòu)建人類命運共同體。”吳艷華說。(參與記者:喻菲、謝佼)