“嫦娥”奔月：自主創(chuàng)新的太空足跡

“嫦娥一號(hào)”承載著億萬華夏兒女的夢(mèng)想一飛沖天，踏上了奔月的漫漫長(zhǎng)路，矗立在飛天路上的是我國(guó)航天科技工作者用自主創(chuàng)新鑄就的座座豐碑。

10月24日，“嫦娥一號(hào)”這一中國(guó)自主創(chuàng)新的智慧結(jié)晶，承載著億萬華夏兒女的夢(mèng)想一飛沖天，踏上了奔月的漫漫長(zhǎng)路。11月5日，中國(guó)國(guó)家航天局宣布：嫦娥一號(hào)衛(wèi)星成功飛抵月球并進(jìn)入12小時(shí)月球軌道，開始繞月飛行，成為中國(guó)第一顆月球衛(wèi)星。曾經(jīng)無數(shù)次在傳說中描繪月宮、無數(shù)次在唐詩(shī)宋詞里吟誦明月的中國(guó)人，將通過“嫦娥”的慧眼第一次近距離凝視神秘的月球。這個(gè)孕育無數(shù)浪漫傳說的國(guó)度還將第一次在遙遠(yuǎn)的月境烙下自己的足跡。

第三個(gè)里程碑

“‘嫦娥一號(hào)’繞月探測(cè)工程被譽(yù)為中國(guó)航天事業(yè)繼‘東方紅一號(hào)’、‘載人航天’之后的第三個(gè)里程碑！”11月12日，“嫦娥一號(hào)”升空19天后，中國(guó)空間技術(shù)研究院總體部嫦娥探月項(xiàng)目辦產(chǎn)品保證經(jīng)理李振才在接受本刊記者采訪時(shí)，興奮之情仍溢于言表。“‘嫦娥一號(hào)’是中國(guó)航天人的一大創(chuàng)造，她的升空標(biāo)志著我國(guó)邁出深空探測(cè)的第一步。”

提起中國(guó)航天事業(yè)的3個(gè)里程碑，就不能不提到原航天工業(yè)部副部長(zhǎng)、嫦娥工程總設(shè)計(jì)師孫家棟院士。孫家棟是“兩彈一星”元?jiǎng)祝覈?guó)第一顆衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”的總體設(shè)計(jì)師。8年前，記者有幸采訪過這位留著寸頭、精神矍鑠的長(zhǎng)者。“沒有洋拐棍，照樣走自己的路。”他那宏亮的聲音，極富感染力，至今令人難忘。60年代，在前蘇聯(lián)撤走專家的情況下，孫家棟與同事們恁是在物質(zhì)條件還不完善的情況下，將一枚枚導(dǎo)彈、火箭送上蒼穹。憑著這種創(chuàng)新精神，“東方紅一號(hào)”這座里程碑被高高豎起。

斗轉(zhuǎn)星移，創(chuàng)新的接力棒傳到了年輕一代手中。還不到40歲的李振才告訴記者，在“嫦娥一號(hào)”研制團(tuán)隊(duì)中，他已算得上是“老同志”了。“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星副總指揮龍江34歲，副總設(shè)計(jì)師孫澤洲37歲，總體主任設(shè)計(jì)師饒煒36歲，研制團(tuán)隊(duì)平均年齡35歲左右。

這支年輕的團(tuán)隊(duì)所要面對(duì)的是全新的考驗(yàn)。1959年以來，人類進(jìn)入了月球探測(cè)的新時(shí)代，一共發(fā)射了108顆探測(cè)器，只有52顆成功，成功率不到50%。日本月亮女神衛(wèi)星之前的一顆探月衛(wèi)星，也因逃逸出月球軌道而失敗。李振才說：“發(fā)射前真的睡不著，想的問題太多。”后來收看央視《面對(duì)面》專訪中國(guó)探月計(jì)劃首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)的節(jié)目，也聽到類似的話語，看來為“嫦娥”失眠的可不止李振才一人。

分析失眠的原因時(shí)，李振才說，以往我國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星最遠(yuǎn)也未超過8萬公里，而月球離地球有38.4萬公里。要讓“嫦娥”跨越如此遙遠(yuǎn)的路途，順利奔向月球，研制人員需要攻克一道道技術(shù)難關(guān)。

廣寒宮、桂樹、玉兔終歸是神話。當(dāng)今世界對(duì)地球到月球8萬余公里的空間環(huán)境以及月球自身的特定環(huán)境，了解最多的當(dāng)屬美國(guó)和前蘇聯(lián)科學(xué)家，但對(duì)一些核心數(shù)據(jù)他們向來秘而不宣。從公開的有限信息中李振才他們了解到，“嫦娥”將生活在一個(gè)異常嚴(yán)酷的環(huán)境。

不說別的，僅－130至150攝氏度的溫差就對(duì)衛(wèi)星的熱控設(shè)計(jì)提出極其高的要求。為此，他們進(jìn)行了一系列模擬太空環(huán)境的地面熱試驗(yàn)。經(jīng)過3年修行，“嫦娥”終于練就一身耐受高溫嚴(yán)寒的金剛不壞之軀。到目前為止，“嫦娥”表現(xiàn)很好，她所面對(duì)的熱環(huán)境沒有超出我們的預(yù)料。

另一個(gè)需要?jiǎng)?chuàng)新的是軌道設(shè)計(jì)技術(shù)。怎樣才能選擇一條既精準(zhǔn)又合適的地月轉(zhuǎn)移軌道，并在異常復(fù)雜的太空環(huán)境下調(diào)整、維持和優(yōu)化呢？軌道設(shè)計(jì)方案誕生是艱苦而具有決定性的。月球探測(cè)器運(yùn)動(dòng)的全過程要涉及星、地、月三體問題，這是一個(gè)令無數(shù)天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家都望而生畏的“魔鬼”難題。有關(guān)專家找到了60年代美國(guó)在著手“阿波羅”登月計(jì)劃時(shí)，兩位學(xué)者對(duì)地月轉(zhuǎn)軌問題所作的一篇奠基性的論文，無奈論文只給出了結(jié)果但未給出算法方面的任何信息。經(jīng)過反復(fù)討論和無數(shù)次計(jì)算，他們終于找到了一種數(shù)值方法，原則上可以達(dá)到任意精度的有效方法，可以復(fù)現(xiàn)美國(guó)學(xué)者所獲得的結(jié)果。在此算法基礎(chǔ)之上，他們利用簡(jiǎn)化的三體運(yùn)動(dòng)模型對(duì)于地月轉(zhuǎn)軌進(jìn)行全局性的研究，其結(jié)果對(duì)于“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)起了決定性的作用。

以前我國(guó)發(fā)射的通信、返回、遙感等系列衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，是經(jīng)過多次發(fā)射、反復(fù)驗(yàn)證、最終確定的最佳軌道。“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的軌道設(shè)計(jì)驗(yàn)證只能靠地面仿真來解決。難怪李振才說：“整個(gè)團(tuán)隊(duì)，在發(fā)射前最緊張的可能要屬軌道設(shè)計(jì)人員了。”

11月5日，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星首次近月制動(dòng)成功，如期抵達(dá)月球捕獲點(diǎn)，衛(wèi)星的各系統(tǒng)狀態(tài)良好，性能穩(wěn)定。按照原定計(jì)劃，衛(wèi)星進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道后要進(jìn)行2到3次中途修正，而實(shí)施過程中僅用1次修正就達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，這標(biāo)志著我國(guó)的衛(wèi)星軌道測(cè)定與控制技術(shù)達(dá)到了新的水平。“這一天，我才舒了一口氣。如果此前接受采訪的話，我絕沒有現(xiàn)在這么輕松。” 李振才尚未退去倦意的臉龐露出輕松的微笑。

“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星研制人員過五關(guān)斬六將，先后攻克了衛(wèi)星熱控設(shè)計(jì)、軌道設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)距離測(cè)控、軌控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)等多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)。就在設(shè)計(jì)方案即將確定的時(shí)候，2005年上半年，我國(guó)氣象部門預(yù)測(cè)說，“嫦娥一號(hào)”在一年的壽命期內(nèi)不可避免地需經(jīng)歷兩次月食。這又是一個(gè)巨大的考驗(yàn)！月食發(fā)生時(shí)，太陽光被擋住，周圍變得異常黑暗、寒冷，衛(wèi)星不能依靠太陽能供電，必須依靠蓄電池才能工作。通過多次補(bǔ)充試驗(yàn)，“嫦娥一號(hào)”的生存能力和可靠性得到進(jìn)一步提高。

依靠不斷的創(chuàng)新，“嫦娥工程”一期工程創(chuàng)造中國(guó)航天史上多個(gè)第一：第一個(gè)進(jìn)入月球軌道的航天器；第一次在飛行中實(shí)現(xiàn)至少8次變軌的航天器；第一次使用紫外敏感器進(jìn)行姿態(tài)確定的航天器；第一次把天文測(cè)量手段納入到航天測(cè)控系統(tǒng)中來的航天器；第一次突破原有天文事后觀測(cè)模式的航天器及第一次全面實(shí)現(xiàn)國(guó)際聯(lián)網(wǎng)合作等。

零缺陷的秘密

11月5日下午，在國(guó)防科工委召開的第三次“嫦娥”新聞發(fā)布會(huì)上，北京航天飛行控制中心副主任麻永平表示，“嫦娥”衛(wèi)星質(zhì)量非常好，所有的預(yù)案都沒有實(shí)施。

作為“嫦娥”探月項(xiàng)目辦產(chǎn)品保證經(jīng)理，李振才對(duì)此條消息的感觸頗深。“各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)都非常重視‘嫦娥’衛(wèi)星的質(zhì)量，大會(huì)小會(huì)上總是說質(zhì)量第一。各級(jí)參研人員都將質(zhì)量列為頭等大事。”對(duì)此，國(guó)防科工委副主任、國(guó)家航天局局長(zhǎng)孫來燕有一個(gè)形象的說法：100減1等于零，就是說100項(xiàng)工作99項(xiàng)工作完成好，1項(xiàng)出現(xiàn)失誤，那么還是等于0。

“嫦娥”衛(wèi)星的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，因而對(duì)其可靠性控制也非常復(fù)雜。李振才掰著指頭說，通過FMEA（故障模式與影響）分析、故障樹分析、系統(tǒng)保證鏈分析、殘存風(fēng)險(xiǎn)分析及影響成敗關(guān)鍵因素分析，他們形成了84個(gè)故障模式的應(yīng)對(duì)策略。到目前為止，這些預(yù)案都沒有實(shí)施。

“嫦娥一號(hào)”的出色表現(xiàn)，得益于中國(guó)航天人在工作中始終秉持著高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高效率的理念。據(jù)了解，在“嫦娥一號(hào)”升空前，只有歐空局的探月發(fā)射是一次成功的，歐空局標(biāo)準(zhǔn)也因此成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的高標(biāo)準(zhǔn)。李振才說：“嫦娥一號(hào)”從預(yù)先研究階段、方案階段、初樣研制階段，到正樣研制階段、發(fā)射階段都有標(biāo)準(zhǔn)，而且這些標(biāo)準(zhǔn)是層層加碼的。空間技術(shù)研究院的標(biāo)準(zhǔn)要高于航天科技集團(tuán)的標(biāo)準(zhǔn)，各分系統(tǒng)的研制標(biāo)準(zhǔn)又高于院標(biāo)，有些方面甚至超過歐空局標(biāo)準(zhǔn)。

高標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生高質(zhì)量，高質(zhì)量又帶來了高效率。從國(guó)際上看，各國(guó)探月工程一般都需要10年以上的時(shí)間才能實(shí)施。日本剛剛發(fā)射成功的“月光女神”探月衛(wèi)星，在1991年就開始立項(xiàng)研制。而我國(guó)2004年初探月第一期工程獲批立項(xiàng)，當(dāng)年11月19日繞月探測(cè)工程總體就由方案設(shè)計(jì)階段正式轉(zhuǎn)入初樣研制階段。2005年12月29日，月球衛(wèi)星初樣完成正式轉(zhuǎn)入正樣生產(chǎn)階段。2007年10月24日，“嫦娥一號(hào)”升空。從工程正式立項(xiàng)到“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星成功發(fā)射，僅用了3年多的時(shí)間。

李振才說：“‘嫦娥’衛(wèi)星能在如此短的時(shí)間內(nèi)研制完成，一方面緣于航天人忘我的工作熱情，在3年多的時(shí)間里，我們大部分科研人員沒有休過一個(gè)節(jié)假日。另一方面是質(zhì)量保進(jìn)度的結(jié)果。如果有一臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備測(cè)試出較大的問題，就可能耽誤一兩個(gè)月；整星出問題，可能會(huì)延誤一年時(shí)間。由于執(zhí)行全過程質(zhì)量管理，衛(wèi)星在研制階段沒有出現(xiàn)顛覆性的問題。”

“嫦娥一號(hào)”研制實(shí)行全過程質(zhì)量管理，其核心思想被李振才稱為“九字真經(jīng)”——“抓源頭、控過程、重結(jié)果”。“九字真經(jīng)”包含一整套“規(guī)定動(dòng)作”，如復(fù)核復(fù)算與復(fù)查、嚴(yán)格質(zhì)量歸零、認(rèn)真評(píng)審、關(guān)鍵件及關(guān)鍵項(xiàng)目控制等。被航天人念叨最多的當(dāng)屬“兩個(gè)百分之百”，即所有單機(jī)、分系統(tǒng)和系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)都要進(jìn)行全面的復(fù)查、復(fù)審、反思、質(zhì)疑，不遺漏任何問題，每個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行拉網(wǎng)式的、從最小單元開始的復(fù)查復(fù)審，反思存在的差距和薄弱環(huán)節(jié)，復(fù)查工作要深入到研究室、工程組一級(jí)，要做到百分之百；所有產(chǎn)品的生產(chǎn)過程也都要進(jìn)行全面的復(fù)查復(fù)審，復(fù)查工作要深入到車間、工段一級(jí)，要做到百分之百。

在執(zhí)行這套“規(guī)定動(dòng)作”過程中，李振才他們從初樣中找出了32個(gè)質(zhì)量問題，從正樣中找出了21個(gè)質(zhì)量問題，到發(fā)射場(chǎng)還找到一個(gè)角度傳感器老化的問題。需要指出的是，查找出的問題幾乎都來自元器件。

整個(gè)“嫦娥”研制隊(duì)伍上下一心，把每一項(xiàng)復(fù)查工作都深入到研究室工程組一級(jí)，保證“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星不帶問題出廠、不帶問題轉(zhuǎn)場(chǎng)、不帶隱患上天和在軌穩(wěn)定運(yùn)行。層層“體檢”確保了“嫦娥一號(hào)”首發(fā)入軌。從某種意義上講，程序化的產(chǎn)品保證管理才是托舉“嫦娥一號(hào)”升空，保證衛(wèi)星飛控安全的無形巨手。

李振才強(qiáng)調(diào)，目前我國(guó)航天產(chǎn)品的質(zhì)量管理已經(jīng)完成了從產(chǎn)品檢驗(yàn)到產(chǎn)品保證模式的嬗變。他認(rèn)為，這種產(chǎn)品保證管理就是零缺陷管理，是優(yōu)于六西格瑪管理的一種嶄新模式。

嫦娥一號(hào)啟示錄

全國(guó)人民都在關(guān)注“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星。記者在網(wǎng)上就看到一篇題為“中國(guó)的‘嫦娥’探月說明中國(guó)的質(zhì)量意識(shí)強(qiáng)嗎”的帖子。內(nèi)容摘錄如下：“中國(guó)的‘嫦娥’探月衛(wèi)星上天了。在航天界，中國(guó)火箭發(fā)射的成功率居世界首位。發(fā)射的火箭和衛(wèi)星，都是高科技的產(chǎn)品，它由成千上百萬的普通的零件組成，當(dāng)一個(gè)零件出現(xiàn)問題，就會(huì)造成巨大的質(zhì)量事故。這些零件很多是國(guó)產(chǎn)的，為什么他們可以做好？而我們還在不斷抱怨我們的質(zhì)量意識(shí)弱，我們的產(chǎn)品質(zhì)量水準(zhǔn)低呢？”有意思的是，此觀點(diǎn)立刻引發(fā)了一場(chǎng)不大不小的網(wǎng)上辯論。最新戰(zhàn)況是，正方5個(gè)辯手得273票，反方5個(gè)辯手得199票，正方暫時(shí)領(lǐng)先。

與這場(chǎng)就事論事的論戰(zhàn)相比，中國(guó)社科院經(jīng)濟(jì)所研究員劇錦文的立意更高一籌。他告訴記者，“嫦娥”探月計(jì)劃是一項(xiàng)涉及多個(gè)產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)工程。劇教授曾參觀過河南的一家水泥廠，該廠生產(chǎn)的特種水泥專供航天發(fā)射場(chǎng)使用，這種水泥能夠耐受火箭發(fā)射時(shí)尾焰的灼燒。“嫦娥”成功奔月，說明我國(guó)整體工業(yè)制造水平已經(jīng)具備從“中國(guó)制造”提升到“中國(guó)創(chuàng)造”的基本要求。

劇錦文認(rèn)為，從“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”是一個(gè)國(guó)家的基本戰(zhàn)略問題。從國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的角度來看，由“中國(guó)制造”轉(zhuǎn)變成“中國(guó)創(chuàng)造”，中國(guó)經(jīng)濟(jì)才能夠在整個(gè)世界經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中獲取更大的份額。隨著全球一體化，國(guó)家之間的競(jìng)爭(zhēng)加劇，對(duì)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力提出了很高的要求。國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力絕不是一個(gè)空洞的概念，它必將體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力上，體現(xiàn)在企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力上，最終要落在創(chuàng)新的能力上。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來看，“中國(guó)創(chuàng)造”就是依靠人才資源或者說是依靠智力資本獲取收益的一種模式。無論從哪個(gè)角度來講，從“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”，一定是國(guó)家的基本戰(zhàn)略。