12月17日凌晨1時59分，內(nèi)蒙古四子王旗著陸場，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品安全著陸，探月工程嫦娥五號任務(wù)取得圓滿成功。

喜訊傳到千里之外的國防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院，參與該項目的科研人員無比激動。科技日報記者了解到，在本次探月任務(wù)中，該院多名科研人員參與了多個重要項目的設(shè)計與研制工作，為嫦娥五號順利完成探月任務(wù)貢獻(xiàn)了多項關(guān)鍵技術(shù)。

于起峰：給“挖土”的“嫦娥”裝“慧眼”

時間回到2015年。湘江之畔，嫦娥五號技術(shù)負(fù)責(zé)人找到中國科學(xué)院院士、國防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師于起峰，交給他一項技術(shù)難度極大的任務(wù)。

這位負(fù)責(zé)人來自中國航天科技集團(tuán)五院(以下簡稱航天五院)，此人也許不會想到，5年后，于起峰給嫦娥五號裝上了一雙“慧眼”，輔助采樣器高效完成了放樣、抓罐、放罐等關(guān)鍵操作。

那天會面一結(jié)束，于起峰立即召集團(tuán)隊成員開了一個碰頭會。

“這是之前從未經(jīng)歷過的測量環(huán)境”“采樣器上配置的相機已固定，無法完全滿足精密視覺測量需求”……于起峰靜靜地聽著學(xué)生們討論。那日，他們討論了近三個小時，仍意猶未盡。

在辦公區(qū)的墻上，印著這樣一句話：有必要測量一切可測的，并努力使尚不可測的成為可測。這是測量學(xué)先驅(qū)伽利略的名言，也是于起峰多年來的追求，更是團(tuán)隊奮斗的目標(biāo)。

月球上光照復(fù)雜，還有許多未知因素，傳統(tǒng)的攝像測量方法在月面難以適用。更重要的是，其他國家已進(jìn)行的月球采樣返回任務(wù)中，尚無使用攝像測量技術(shù)的先例，他們只能從頭開始。

既然硬件條件不可更改，那就對算法進(jìn)行提升。迭代算法需要實驗驗證，那一年團(tuán)隊成員往北京跑了50多次，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試、優(yōu)化，在月面模擬環(huán)境實驗中不斷摸索實踐。學(xué)生們帶著問題從北京一回來，于起峰就召集大家共同商討解決方案。

經(jīng)過兩年的打磨，這套算法已趨于成熟。然而，于起峰總覺得還可以“再好一點”，他要精益求精。

2017年的一天，于起峰把團(tuán)隊成員叫到一起。大家以為這只是一次普通的業(yè)務(wù)討論，可沒想到，于起峰在會上提出了一個讓人意想不到的要求：已有算法并不穩(wěn)定，推翻以往的方案，全部重來。更大的考驗還在后面，那一年，航天五院再次聯(lián)系他們，提出能否利用嫦娥五號的自身結(jié)構(gòu)特征完成測量，這是一個“使不可測變?yōu)榭蓽y”的要求。

接下任務(wù)后，年近六旬的于起峰與學(xué)生們一起熬夜加班，不停摳技術(shù)細(xì)節(jié)。最終，經(jīng)過模擬驗證，他們設(shè)計出的算法完美地完成了信息獲取任務(wù)。

12月2日22時許，經(jīng)過約19個小時的月面工作，嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動采樣。

任務(wù)完成，于起峰卻不滿足。“今后，我們還要去探索更多未測量的領(lǐng)域，作出更大的貢獻(xiàn)。”他說。

羅亞中：實現(xiàn)環(huán)月無人交會對接零的突破

“祝賀你們，圓滿完成任務(wù)。”12月6日，國防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院教授羅亞中給嫦娥五號負(fù)責(zé)月球軌道設(shè)計的主任設(shè)計師發(fā)了一條信息。

放下手機，羅亞中揉了揉熬紅的雙眼，懸了許久的心，終于徹底放了下來。此前，他一直關(guān)注前方信息，得知環(huán)月無人交會對接任務(wù)順利完成，長舒了一口氣。

“我雖然心里清楚，我們的技術(shù)已經(jīng)很成熟了，但還是緊張。”羅亞中笑著對科技日報記者說。

敢說出“技術(shù)成熟”，這份底氣源于羅亞中多年來在交會對接領(lǐng)域的深耕細(xì)作。多年耕耘，讓羅亞中團(tuán)隊成為該領(lǐng)域的“王牌軍”。

“這件事還是需要你們的參與!”2013年，航天五院聯(lián)系到了羅亞中，將嫦娥五號環(huán)月交會對接軌道規(guī)劃任務(wù)交給了他。

彼時，在我國尚無成功實現(xiàn)環(huán)月無人交會對接的先例。

“第一次在環(huán)月軌道完成這項任務(wù)，測控條件相比近地差，我們對月球軌道特性認(rèn)識尚不成熟。”羅亞中意識到，這是一塊難啃的“硬骨頭”。然而，敢于啃“硬骨頭”，正是他帶領(lǐng)的“王牌軍”多年的作風(fēng)。

自從接下任務(wù)，羅亞中幾乎沒有過休息日，他帶著團(tuán)隊成員從研究環(huán)月軌道交會模型入手，不斷優(yōu)化算法，提高算法的效率和可靠性。有時，為了提升算法性能，團(tuán)隊要開展大量測試。屏幕上一行行數(shù)據(jù)密密麻麻、不斷滾動翻新，團(tuán)隊成員一天要盯十幾個小時的電腦，幾乎所有人的眼睛都酸澀脹痛。

工作疲憊時，羅亞中喜歡來到實驗室，在這里，按一定比例縮小、模擬空間實驗室和載人飛船交會對接的仿真模型占了大半個房間。“天宮二號和神舟十一號的交會對接軌道規(guī)劃系統(tǒng)，就出自這里。”羅亞中介紹道。

在羅亞中心中，交會對接技術(shù)就像航天科技領(lǐng)域的一座“大山”。他2003年進(jìn)“山”，稱自己是“明知山有虎，偏向虎山行”。為解決“交會軌道規(guī)劃”這個公認(rèn)的技術(shù)難題，他曾找遍國內(nèi)外相關(guān)論文和技術(shù)報告，每天工作時間都在十幾個小時以上。2019年，他因?qū)ι裰郯颂栆詠須v次交會對接任務(wù)作出了重要貢獻(xiàn)，被授予“中國載人航天工程突出貢獻(xiàn)者”榮譽稱號。

張青斌：為精確回收提供引導(dǎo)信息

12月16日22時00分，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心指揮顯示大廳。換衣服、掛上工牌、打開電腦……幾個動作一氣呵成。國防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院研究員張青斌坐在椅子上，眼睛緊盯著指揮顯示大廳的大屏幕。此時，距離他進(jìn)場不過五分鐘，距離嫦娥五號著陸還有不到4小時。在此次任務(wù)中，張青斌及其團(tuán)隊為讓搜救力量更快找到返回器，提供精確引導(dǎo)的工作。

“我太激動了，這一天我們盼了快十年，我們的降落傘回收系統(tǒng)動力學(xué)理論在這么重要的任務(wù)中得到了成功應(yīng)用!”嫦娥五號返回器成功著陸后，張青斌對科技日報記者興奮地說。

發(fā)射和回收是航天任務(wù)中最驚險、最容易出故障的階段。降落傘回收系統(tǒng)又是動力學(xué)中最復(fù)雜的系統(tǒng)，地面上空十公里以內(nèi)的風(fēng)向變化非常復(fù)雜，不確定因素極多。要想設(shè)計出一套安全、穩(wěn)定的返回器回收系統(tǒng)，不僅需要設(shè)想各種可能出現(xiàn)的問題，還要不斷做空投驗證，過程反反復(fù)復(fù)、極其磨人。從接下任務(wù)的那天起，張青斌就踏上了漫長的求索征程。

為避免計算出錯，張青斌和團(tuán)隊成員用不同方法、不同程序，驗證同一問題，然后交叉比對驗證結(jié)果。

這一工作雖然耗費了大量的時間，但張青斌覺得時間花得值，沒有這些工作打底，就不可能取得最終的成果。

有了好的基礎(chǔ)，技術(shù)上的創(chuàng)新突破勢如破竹。

在這個過程中，他們建立了“神舟”系列載人飛船降落傘回收系統(tǒng)的高保真動力學(xué)模型，為我國載人飛船回收系統(tǒng)的方案論證、設(shè)計分析提供了重要參考數(shù)據(jù);研制出國內(nèi)首套飛船降落傘回收的半實物仿真系統(tǒng)，被應(yīng)用于神舟七號到神舟十一號的航天任務(wù)之中。

嫦娥五號返回器的體積只有神舟飛船返回艙的1/7，可著陸面積將近2萬平方公里，是載人飛船著陸面積的16倍，再加上落區(qū)被平均厚度約130毫米的積雪覆蓋，這些都給執(zhí)行此次回收任務(wù)的搜救力量，增加了不小的工作難度。

“要想給搜救力量提供精確的位置導(dǎo)引，就要在返回器下降過程中，快速更新飛行管道的數(shù)據(jù)，這需要高效的算法作為支撐，我們做到了1.2秒更新一次!”張青斌告訴科技日報記者。

不過，鮮有人知的是，在剛剛起步時，張青斌團(tuán)隊能達(dá)到的更新速度是：10分鐘/次。

今年7月以來，張青斌帶著團(tuán)隊反復(fù)進(jìn)行模型校核分析，分析著陸場歷年風(fēng)場特征，以及降落傘回收系統(tǒng)的多項不確定性因素，建立了嫦娥五號降落傘回收系統(tǒng)不確定性條件下的快速分析模型。

12月17日凌晨，嫦娥五號順利返回。任務(wù)結(jié)束后，張青斌拉著團(tuán)隊成員在指揮顯示大廳合了張影。“這個意義非凡的時刻，應(yīng)該載入我們的‘奮斗相冊’!”張青斌說。

關(guān)鍵詞： 嫦娥五號