深空创新路——记五院空间科学与深空探测总体研究室

文章来源:中国航天报 发布时间:2019-07-31

“你们在攀登科技高峰、探索宇宙奥秘上建立的卓越功勋,对激励全党全军全国各族人民奋斗新时代、开启新征程具有重要示范意义。”2月20日,习近平总书记在会见探月工程嫦娥四号任务参研参试人员代表时指出,“嫦娥四号任务坚持自主创新、协同创新、开放创新,实现人类航天器首次在月球背面巡视探测,率先在月背刻上了中国足迹,是探索建立新型举国体制的又一生动实践。”

作为嫦娥四号探测器的抓总研制单位,中国航天科技集团有限公司五院总体部空间科学与深空探测总体研究室有多名骨干在现场聆听了总书记的讲话。自2004年11月成立以来,研究室作为五院空间科学与深空探测领域研究开发、规划论证、型号总体设计、技术协调和试验组织等技术总体实施机构,承担着我国探月工程、行星探测及空间科学等型号任务,始终致力于新型空间科学与深空探测器系统技术研究和工程实践,成为我国深空探测领域的“排头兵”、航天技术创新的“引擎”之一、航天总体设计人才的“摇篮”。

中国首颗月球探测卫星、首颗飞入行星际的探测器、首颗软着陆在地外天体表面的航天器和首辆将“足迹”刻在地外天体上的月球车、首颗以近第二宇宙速度高速再入返回地球的航天器、首颗大型X射线天文望远镜卫星……研究室为树立中国航天新的里程碑、不断刷新“中国高度”作出了突出贡献,孕育了“追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢”的探月精神。

以梦铸魂:在接续奋斗中成就梦想

月球探测的每一个大胆设想、每一次成功实施,都是人类认识和利用星球能力的充分展示。“圆的就是中华民族自强不息的飞天揽月之梦。”习近平总书记评价道。

十余年来,研究室始终以祖国利益至上的爱国主义情怀引导员工,始终以“用成功报效祖国,用卓越铸就辉煌”的价值理念塑造员工,以稳健的步伐奋力奔跑在追逐揽月梦的征途上。

研究室诞生之初,便全力投入到嫦娥一号卫星这一全新任务中,打开了我国探索深空奥秘的大门。2007年11月26日,嫦娥一号卫星首幅月面图像公布,中国首次绕月探测工程取得圆满成功。嫦娥一号突破了月球环绕探测技术,实现了我国首次环月探测,铸造了我国航天史上继人造地球卫星、载人航天之后的第三个里程碑。2007年11月,研究室获得“全国三八红旗集体”荣誉。

来不及喘息,研究室于2008年开启了嫦娥二号卫星研制的新征程。嫦娥二号卫星在2010年10月发射后,先后完成了月球轨道技术验证和科学探测、日-地拉格朗日L2点绕飞探测和图塔蒂斯小行星飞越探测,成为我国首颗飞入行星际的探测器。

与此同时,立项于2008年的嫦娥三号任务也在紧锣密鼓地开展。面对我国航天领域最复杂、难度最大的任务挑战,研究室经过近6年的艰苦奋斗,2013年12月14日,嫦娥三号探测器首次实现了我国地外天体软着陆和巡视探测,使我国成为继美国、苏联/俄罗斯之后第三个成功实现地外天体软着陆和巡视勘察的国家。

与嫦娥三号任务交叉并行的是立项于2011年的探月三期工程。为验证半弹道跳跃式再入返回飞行的可行性,研究室承担了探月工程三期再入返回飞行试验器的研制任务。2014年11月1日,经过近9天的飞行,返回器圆满实现了地外天体高速再入返回,使我国掌握了高速半弹道跳跃式返回再入技术,为后续载人登月、行星际着陆探测及再入返回任务奠定了基础。

嫦娥四号任务于2016年立项,2018年12月8日探测器成功发射、2019年1月3日实现人类首次月球背面软着陆。到2019年3月,嫦娥四号着陆器和巡视器已顺利度过两个月夜和三个月昼,各项功能性能正常。作为我国探月工程四期的首次任务,嫦娥四号在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察,首次实现了月球背面同地球的中继通信。在嫦娥四号任务中,我国与多个国家和国际组织开展了具有重大意义的国际合作。嫦娥四号任务的圆满成功是我国由航天大国向航天强国迈进的重要标志之一。

此外,研究室还完成了硬X射线调制望远镜卫星(又称“慧眼”卫星)的出厂、发射及飞控任务,该卫星填补了我国空间X射线天文卫星研制的空白。

一路行来,研究室全员挥洒汗水和智慧,将一个又一个奇迹书写在寥廓深空,逐步将“梦想在望”变成“梦想在握”。

以新图强:敢下深空探测先手棋

在广袤的深空,唯有创新才能抢占先机。研究室坚持走中国特色自主创新道路,取得了大量拥有自主知识产权的高水平技术成果,推动了一批重大科技成果转化和产业化,提升了原始创新、引进消化吸收再创新能力,改变了关键核心技术受制于人的局面。

在嫦娥一号卫星研制中,面对全新的深空探测领域,研究室采用多学科、全系统优化设计方法,突破了月球探测器总体设计、远距离测控通信等关键技术,高起点地确定了我国首个月球探测器的总体方案。不仅如此,研究室还解决了复杂飞行过程的飞行程序制定、月食条件下的耐受生存等技术难题,在技术抓总、状态控制、系统集成优化方面发挥了重要作用。

针对嫦娥二号卫星“周期短、状态繁、关键多、验证难”等特点,研究室强化系统创新,突破了直接地月转移、高精度延时积分成像、行星际轨道设计与控制、千万公里级深空测控通信等关键技术。嫦娥二号卫星的研制与成功实施,开创了任务新模式,取得了“低成本、高质量、高回报”的突出实效,多项技术成果为后续深空探测任务积累了丰富经验。

在嫦娥三号探测器研制中,研究室通过大量的技术攻关和专项试验验证,突破了多项核心关键技术:在国际上首次实现了着陆与巡视的组合探测;创新提出基于光照的自主唤醒总体方案,突破了极端温度环境下月面生存技术;首次采用立体视觉技术实现月面未知环境的三维恢复与重建,解决了月面环境感知、路径规划等难题,突破了巡视器在轨遥操作控制技术;开创性地制定了地外天体软着陆和巡视探测任务的地面验证试验方案、体系,有力保证了地面验证试验的完整性和有效性,在深空探测器系统设计方面取得了长足进展。

为完成探月工程三期再入返回飞行试验器研制任务,研究室克服了任务约束条件多、工作模式多、技术难度大、复杂程度高、新研产品多等困难,提出了服务舱和返回器双平台并行运行的飞行器系统设计方案,完成了轻小型化半弹道跳跃式深空高速再入返回器研制,解决了整器重量要求轻、外形尺寸小、总装操作难等技术难点。

作为嫦娥四号探测器总体,研究室针对新增中继链路、系统级试验工况复杂,飞行任务执行过程中不可逆和影响成败的关键点多等特点,强化“两器一星”接口验证设计,加强精细化控制。同时,研究室以飞行程序和故障预案、动力下降初始点策略等工作为重点开展复核复审,确保设计正确、接口匹配、验证充分。为此,研究室完成了与地面测控和应用系统的对接联试,两器一星接口验证,巡视器在轨遥操作演练等工作,全力托举“四姑娘”探索月背。

通过工程实施,研究室致力于牵引多种学科互相交叉渗透,产生了人工智能、碳纤维复合材料等一大批影响深远的科学和技术成果,带动了国内基础工业的发展,促进了我国经济与社会发展,为提升我国自主创新能力和航天科技水平作出贡献。

以情传承:在成就伟业的同时造就人才

多年来,研究室大力倡导“追求极致”的工作理念,形成了“严慎细实、确保质量”的工作作风和“自主创新、勇攀高峰”的创新观,成为“追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢”探月精神的重要发源地,为持续创新、攻坚克难提供了强大的精神动力。

立足中国航天系统工程理念,研究室以提升系统总体设计能力为目标,通过总结和传承深空探测型号研制经验,进一步提升团队的设计能力;通过强化专业化建设,开展技术交流和调研,促进了新技术的突破;通过识别任务“短板”和“技术瓶颈”,细化了风险控制措施。针对深空探测领域的任务特点,研究室对人员队伍进行科学分析和优化配置。针对多型号多器同时研制、多研制阶段并行开展的复杂局面,研究室采用“一个团队,多个任务,协调统一”的创新管理方法,保证了嫦娥四号、嫦娥五号和火星探测器研制工作的并行推进、顺利进行。

研究室竭力培育适于创新型人才成长的沃土,从型号研制、技术攻关、专业发展等多个维度,按照不同层次岗位需求开展人才培养工作,精心构建了员工学习成长平台,将优秀的员工安排到系统研制工作最前沿进行全方位历练,以“自我学习,自我提高”的自助、“以老带新,传承经验”的帮助、“专业培训,注重实效”的辅助和“专业互补,共同进步”的互助等“四助”策略,全面引领青年快速成长。

通过学术会议、技术交流、专项培训等措施,研究室创造出一个适合于创新型人才成长的良好环境,也为中国航天培养造就了一批年轻的高素质科技和管理人才。研究室先后培养出副总师5名以及“中国青年科技奖”获得者2名、“月球探测工程突出贡献者”6名、国资委“月球探测工程优秀共产党员”1名、航天科技集团劳动模范2名、航天科技集团最美青工1名。