钢管车的制作:不留任何“残余风险”记嫦娥一号3年跨越之路

图表：中国“牵月”梦想成真 新华社发

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2007年11月5日，嫦娥一号进入周期12小时的环月轨道，开始绕月飞行！

嫦娥一号，我国首颗月球卫星！

连日来，嫦娥一号奔向月球的每一个过程，人们都倍加关注；它每一个阶段成功的消息，都为人们津津乐道。这背后，是中国人几千年来对于月亮的美好向往。“嫦娥”这美妙的名字，本身就浓缩了太多中国人对于月亮的独特情感。

从西昌大山深处的发射场腾空而起，到冲进云霄天际，嫦娥一号在人们视线里不过停留短短的20多秒，发射成功似乎就在一瞬间。然而，这瞬间却凝聚了中国航天科技工作者们近半个世纪的探索和3年来的辛苦付出。

如今，当全国人民都沉浸在嫦娥一号奔月成功的喜悦中时，我们回首那些幕后英雄们曾经走过的难忘岁月更显得意义非凡。

论证攻关十三年

时间回溯到2003年底，北京寒冷的冬天。一份厚厚的报告被送进了中南海。2004年1月23日，温家宝总理在这份报告上签字，国家正式批准了嫦娥一号计划的实施方案。同年2月，国防科工委宣布中国月球探测一期工程正式立项启动。

实际上，在“嫦娥”工程立项启动10年之前，我国的探月计划便已经开始。1994年，欧阳自远向863计划专家组递交一份正式的探月科研报告，并得到认同。幸运地，欧阳自远得到了一笔科研经费，这笔来自863计划的经费被称为“中国人花在月球上的第一笔钱”。

这一年，我国已经启动了载人航天工程，有人提出可以用有限的资金发射一颗月球探测卫星，并提出一个简易的月球探测方案。但是，因为当时对月球探测尚未提出一个完整的发展规划，缺乏长期和有深度的科学探测目标，同时，航天基础还不像今天这样扎实，只能做到简单的环月飞行，对国家科技发展贡献有限。这个方案未能实现。

10年后，当年的863申请人欧阳自远成为中国探月工程首席科学家，他的名字为许多中国人所熟知。

尽管1994年欧阳自远首次提出探月构想，但中国的探月研究早在三十多年前就已经开始。“那时候主要是学习积累阶段，”欧阳自远回忆说，“我国科学家从1960年开始，一直在跟踪研究美国和苏联每一次发射技术，一直到1994年，我们经历了35年的准备阶段。”而他之所以在1994年提出探月科研报告，是因为随着“我国经济实力逐渐雄厚，航天技术的不断进步”，“月球探测已成为可能”。

此后将近10年里，围绕“探月有没有必要，是否可行”等问题，科学家们进行了反复论证。2000年11月22日，中国政府首次公布了航天白皮书———《中国的航天》，明确了近期发展目标中包括“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”。

从1994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，前后有50多名院士、150多位专家参加了探月工程的论证和实施准备工作。10年的历程虽然不平坦，但结局却令人欣慰。前期大量的分析论证和方案设计工作，为日后3年内如期完成探月计划奠定了坚实的基矗

10年反复论证、3年昼夜攻关，嫦娥一号升空背后是中国航天人长达13年的艰辛付出。

“金牌火箭”立新功

月球上有一座环形山叫万户山。这个名字源自我国明朝一个叫万户的人。传说，他曾经尝试在座椅下绑了47支大火箭，手拿两个大风筝，将火箭一齐点燃。不幸火箭爆炸了，万户献出了宝贵的生命。他被称为“世界上第一个想利用火箭飞行的人”。

正如我们的祖先在探月过程中的不断探索，3年来，为了把“嫦娥”成功送上月球，火箭专家们不断研究、思考，实现了许多技术上的改革与创新。

这次把嫦娥一号送上天的，是由中国运载火箭技术研究院研制的长征三号甲运载火箭。自1996年以来，“长三甲”火箭先后发射14次，次次成功，取得了100%%成功的佳绩，是名副其实的“金牌火箭”。

“咱们的火箭，那不是吹牛，十几年来100％成功，在世界上也是排名靠前的”，西昌卫星发射中心技术部总工程师程静骄傲地说。

但是，即便是“金牌火箭”，要把“嫦娥”送上月球也并不是一件容易的事情。“嫦娥”2350千克的沉重“身体”，地球与月球间384400公里的遥远距离，都给“长三甲”带来了不小的压力。

然而最大的压力来自发射窗口特殊性带来的高难度要求。航天科技集团公司副总经理雷凡培说：“‘金牌火箭’虽然已经成功发射多次，但这次发射却不同以往。发射窗口的特殊性，给火箭发射带来了意想不到的难度。发射嫦娥一号卫星由于受到奔月点和进入制动点等条件的严格限制，火箭必须在十分有限的发射窗口发射。嫦娥一号卫星的发射窗口每年上半年和下半年各有一次，每次只有三天，每天只有35分钟。”

发射时间的准确性与探月卫星能否成功发射关系巨大。航天科技集团宇航部部长赵小津说：“错过发射窗口，今年就打不了了。如果燃料加注后，火箭出现什么问题不能打，把燃料泄出来需要7天的时间，这样就错过了窗口时段，无法完成发射。这种情况对运载火箭提出了非常高的要求———火箭在各项工作中不能有任何失误。”

如何保证“长三甲”在发射过程中做到万无一失？这是研究人员面临的重要课题。

为此，中国运载火箭技术研究院在一些关键环节上对火箭进行改进，进一步提高了火箭的可靠性。为保证卫星成功发射，顺利完成星箭分离等动作，火箭系统在测试和装配过程中，严格执行规程，保证了产品的质量和进度。同时产品进入发射场后，进一步从预案上认真研究，共进行了四次总检，保证了良好的状态。

发射前一天，在西昌卫星发射中心见到程静时，他还一脸严肃地告诉记者说：“每一次火箭燃料的加注，我们都格外小心。不管是常规燃料加注前，还是低温燃料加注前，国防科工委、航天科技集团领导和航天老专家们都要一起听取汇报，进行火箭加注前的评审。”

“那个阵势，你们都没有见过，非常紧张的１程静大手一挥，认真地说。

除了可靠性、安全性的进一步加强，“长三甲”火箭系统技术上的改进在所难免。为了执行嫦娥一号卫星发射任务，火箭研制人员对长征三号甲作了适应性改进，应用了5项科技创新项目。它们分别是：长征三号甲系列火箭远距离通用测试发控系统总体设计；控制系统系统级冗余技术研究与应用；三级氢氧发动机校准试车后不分解技术研究与应用；激光惯性测量组合技术研究与应用；五是可靠性增长项目应用。

38万公里大飞跃

嫦娥一号在中国航天发展史上具有里程碑式的意义。它意味着我们的飞行器能离开地球到别的星球上进行深空探测。中国绕月探测工程月球应用科学首席科学家欧阳自远，将之总结为“这是我们第一次离开地球”。

以往我们发射的都是地球卫星，而嫦娥是月球卫星；以前都是绕地球飞行，嫦娥要经过38万公里飞到月球上去；以往飞行器最远的轨道也只有8万公里，现在这个月球卫星要到38万公里，这是一个很大的飞跃。

能否成功进入月球轨道，能否在飞行中成功实现8次以上变轨，能否实现多次近月制动，能否让紫外敏感器准确进行姿态确定，能否实现远程测控通信，都需要实现人造地球卫星不具备的关键技术。

如何去？去了之后如何工作？都让研究人员压力不校

在嫦娥一号卫星总设计师叶培建、副总设计师孙泽洲的带领下，“嫦娥”团队开始了艰苦卓绝的技术攻关。为了让“嫦娥”跨越如此遥远的距离顺利奔向月球，研制人员先后攻克了卫星轨道设计、大幅度提升远距离测控技术等多项技术难关。

国际上走在深空探测最前沿的国家，进行月球探测的第一步往往选择“撞”或者“掠”，即利用撞向月球或者从月球身边掠过的时间，对月球进行基本的探测，在掌握了月球的一些基本数据后再进行绕月飞行，而嫦娥一号卫星起点就是“绕”！

怎样才能选择一条既精准又合适的地—月转移轨道，并在异常复杂的太空环境下调整、维持和优化轨道呢？这对设计人员来说是一个棘手的任务。他们通过极其精确的分析求解，建立中途修正的数学模型，同时巧妙利用调相轨道扩大发射窗口的能力。按照设计方案，嫦娥一号卫星发射后先在三个调相轨道运行几天，轨道周期分别是16、24和48小时，之后将奔月而去，并在抵达月球前“急刹车”，在绕月轨道上围绕月球极地轨道做三次轨道调整后进入预定工作轨道。

需要克服的技术障碍还有很多，最大的问题就是天线无法接受到信号。地面最高的卫星是3.6万公里，但月球离地球38万公里，嫦娥一号的信号传到地球时将会以百倍速度下降。天线能量提高不了，地面就不能预演。

最终解放军总装备部在青岛和新疆喀什站分别建了两个大天线，直径从12米加到18米。“可接受的信息余量大了一点，但到底行不行还是没底。最后利用法国卫星来检测，才发现测控能力可以完成对嫦娥一号的跟踪和测量”。

嫦娥一号卫星经历了很长的摸索、设计过程，在这个过程中研究人员不断交流、碰撞、协作。嫦娥一号卫星副总设计师孙泽洲说：“我们每个人都尽可能地去了解系统环境，并尽可能地让别人认同这种了解，从而使很多棘手的问题得到了解决。”

嫦娥一号卫星的先进在于应用成熟技术实现新的任务要求。“它的自主创新幅度非常大，这些创新的先进性和可靠性能否得到承认，对科研人员来说都是极大的考验”，孙泽洲说，“我们的心总是悬着的”。

不留任何“残余风险”

攻克了一个又一个难关，各种方案已经基本确定。2005年上半年，据我国气象部门预测，嫦娥一号在一年的寿命期内不可避免的需经历两次月食！

这又是一个巨大的考验！

月食发生时，太阳光被挡住，嫦娥一号就失去了能量的源泉。而且如果温度太低，卫星上的仪器将有可能冻结，无法工作！最重要的是，卫星在轨运行期间的阴影期需要从原来的45分钟延长到3小时，而在此期间卫星需要运用蓄电池实现整星电源的供给。

赵小津说：“这种情况就要靠卫星上的蓄电池进行供电，这样一来卫星上的蓄电池要经受很大的考验，一个是低温下放电的能力，一个是温度的维持能力，再一个是耐受低温的性能。”

面对突如其来的巨大挑战，专家们并没有方寸大乱。新一轮的工作开始有条不紊地进行。相关专家被迅速组织起来进行论证，从攻关论证入手，全面分析各种不确定性因素，改进了相关分系统的设计，对关键环节进行了专项试验验证。

最终，科研人员决定调整整星工作模式，对卫热设计和数管软件进行了修改和完善。一方面尽量让月食期间功率负载降下来；另一方面，组织技术人员运用了一些新技术，在热控方面进行调整，以弥补整星热量补充不够的问题。

孙泽洲介绍说：“由于相关的数据不足，在设计时，我们遵循两点理念，一是要尽量地去认知环境，二是要尽量降低环境模型的不确定性对系统的影响。”他要求大家“把实验做充分了，把环境认知对了，把整个工作过程验证好了”。

由于航天专家们对各种情况都做了详细的考虑、研究，他们将未能预见的遗漏称为“残余风险”。卫星副总师黄江川说：卫星平台是以“东方红三号”为“骨架”的，但也是一颗新造的卫星，有许多新的技术难题要攻克，我们该想的都想了，想到的工作也都做了，但没有想到的或者说是经过专家评审论证了再出问题的就属于是“残余风险”了。

在制定中国探月计划时，航天专家普遍达成共识：中国的月球探测计划一定要起点高，有特色，有创新，技术上要有新的突破；既要与国际前沿接轨，又要紧密结合国情；既要跨越式发展，又要循序渐进。中国的航天工作者正用多年辛勤的工作实践着这些要求。

“嫦娥”一期工程创造了中国航天器史上多个第一：第一个进入月球轨道的航天器；第一次在飞行中实现至少8次变轨的航天器；第一次使用紫外敏感器进行姿态确定的航天器；第一次实现远程测控通信的航天器……祝贺你们，中国的航天科技工作者！

(科技日报)