探月背后的故事

隨著月面上五星紅旗照片傳回地球，嫦娥三號(hào)任務(wù)已取得圓滿成功。2013年12月17日，中國(guó)科協(xié)在北京舉辦第35期“科學(xué)家與媒體面對(duì)面”活動(dòng)，邀請(qǐng)了探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁、嫦娥三號(hào)任務(wù)運(yùn)載火箭系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師劉建忠、探測(cè)器系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師張煸以及地面應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師蘇彥，向媒體和公眾講述了本次任務(wù)中一些鮮為人知的故事。

200多個(gè)故障預(yù)案一個(gè)都沒(méi)用上

航天工程具有高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高技術(shù)的“三高”特點(diǎn)，通常來(lái)說(shuō)，每次任務(wù)所用的新技術(shù)、新產(chǎn)品不會(huì)超過(guò)30%，以求風(fēng)險(xiǎn)可控。然而嫦娥三號(hào)任務(wù)中的新設(shè)備、新技術(shù)卻達(dá)到80%，信心從何而來(lái)？

吳偉仁說(shuō)，本次任務(wù)中，月球車、著陸器的設(shè)計(jì)，以及月面軟著陸的經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)基本上都是空白，必須全部從頭開(kāi)始。這樣風(fēng)險(xiǎn)很大，要精心設(shè)計(jì)、計(jì)算、制造，確保質(zhì)量才可能成功。

他表示，嫦娥三號(hào)從發(fā)射、軟著陸，到兩器分離、互拍，每一步都完成得完美、精準(zhǔn)，甚至比預(yù)想的還順利。

其實(shí)，科研人員在按照最好結(jié)果努力的同時(shí)，也做了最壞的準(zhǔn)備。吳偉仁介紹，本次任務(wù)中科研人員準(zhǔn)備了200多個(gè)故障預(yù)案，包括每出現(xiàn)一個(gè)故障該采取什么措施，轉(zhuǎn)移到什么程度，都準(zhǔn)備得非常精細(xì)。“結(jié)果到現(xiàn)在，這些預(yù)案一個(gè)都沒(méi)用上。”他說(shuō)。

“玉兔”前面的坑躲過(guò)了嗎

15日凌晨4點(diǎn)35分，嫦娥三號(hào)著陸器伸出雙臂，將玉兔號(hào)月球車穩(wěn)穩(wěn)地放在月面，讓人們振奮不已。但直播畫(huà)面中，“玉兔”右前方的一個(gè)大坑，卻令不少人擔(dān)憂——“在接下來(lái)的工作中，‘玉兔能躲過(guò)這個(gè)坑嗎？”

據(jù)介紹，這個(gè)坑直徑約20米，深度大概2—3米。不過(guò)張煸給大家送上了定心丸。“這個(gè)坑離著陸器還有十幾米的距離，巡視器也有自己的導(dǎo)航路徑規(guī)劃，可以繞開(kāi)這個(gè)坑走，不會(huì)受影響。”她說(shuō)。

嫦娥三號(hào)著陸后，張煸看到監(jiān)視相機(jī)拍的圖像，先是覺(jué)得非常幸運(yùn)，隨即感覺(jué)很成功。她說(shuō)，照片中可以看到這個(gè)坑，還有一些石塊，但著陸器落腳的地方非常平坦，說(shuō)明我們自己設(shè)計(jì)的導(dǎo)航很好地實(shí)現(xiàn)了自主避障功能。

“黑色720秒”說(shuō)法并不準(zhǔn)確

嫦娥三號(hào)任務(wù)中，實(shí)施月面軟著陸的過(guò)程約12分鐘，最為驚心動(dòng)魄，被許多人稱為“黑色720秒”。張煸表示，這一說(shuō)法并不準(zhǔn)確。

“通常我們把航天器和地面完全無(wú)法通訊聯(lián)系的過(guò)程叫做‘黑色。”她說(shuō)，嫦娥三號(hào)軟著陸期間，所有的遙測(cè)數(shù)據(jù)都能傳回地面，通訊并沒(méi)有斷開(kāi)。

然而地面對(duì)這一過(guò)程卻很難干預(yù)，只能由嫦娥三號(hào)自主完成。張煸說(shuō)，嫦娥三號(hào)下降的速度非常快，要實(shí)時(shí)判斷下降速度、高度、月表地形等，并隨時(shí)做出調(diào)整。如果將數(shù)據(jù)傳回地面，地面完成判斷后再發(fā)出指令，這個(gè)過(guò)程至少需要幾秒鐘，很難實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確的控制。

8臺(tái)科學(xué)設(shè)備已有6臺(tái)開(kāi)機(jī)

盡管工程目標(biāo)已實(shí)現(xiàn)，但“嫦娥”和“玉兔”還將開(kāi)展一系列科學(xué)探測(cè)。

蘇彥表示，嫦娥三號(hào)的科學(xué)探測(cè)任務(wù)可以用6個(gè)字來(lái)總結(jié)：巡天、觀地、測(cè)月，這是人類史上第一次利用著陸器就位和巡視器巡視相結(jié)合的探測(cè)。根據(jù)著陸器的靜止特點(diǎn)配備了月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、極紫外相機(jī)、降落相機(jī)和地形地貌相機(jī)；結(jié)合巡視器要運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)配備了測(cè)月雷達(dá)、粒子激發(fā)X射線譜儀、紅外成像光譜儀和全景相機(jī)，共計(jì)8臺(tái)科學(xué)儀器。

她說(shuō)，“巡天”是利用月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在月球上開(kāi)展天文觀測(cè)，由于月球沒(méi)有大氣干擾，觀測(cè)時(shí)間更長(zhǎng)，看得更清楚：“觀地”是用極紫外相機(jī)對(duì)地球等離子體層進(jìn)行觀測(cè)，實(shí)時(shí)記錄陽(yáng)光、磁層、大氣層的相互作用，為空間科學(xué)研究和自然災(zāi)害預(yù)報(bào)提供科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以前在地球上只能觀測(cè)到局部，在月球則具有整體觀測(cè)優(yōu)勢(shì)。

“測(cè)月”則是指利用粒子激發(fā)X射線譜儀、紅外成像光譜議測(cè)量月球上的礦物和成分，借助測(cè)月雷達(dá)局部區(qū)域進(jìn)行精密剖析。

蘇彥介紹，8臺(tái)設(shè)備中目前已有6臺(tái)開(kāi)機(jī)，包括降落相機(jī)、地形地貌相機(jī)、月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、測(cè)月雷達(dá)、全景相機(jī)和極紫外相機(jī)。“希望這些設(shè)備能很快給我們帶來(lái)更多驚喜，讓我們對(duì)月球有更深的了解。”她說(shuō)。

中國(guó)在探月工程上投入并不多

航天工程的投入，一直是人們關(guān)注的問(wèn)題。

據(jù)了解，上世紀(jì)60、70年代，美蘇共開(kāi)展了118次月球探測(cè)活動(dòng)，其中蘇聯(lián)64次，美國(guó)54次。雙方加起來(lái)，成功率約40%，但在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，其投入可謂傾其國(guó)力，不計(jì)成本。

吳偉仁說(shuō)，以美國(guó)阿波羅工程為例，在10多年里大概投入了250億美元，按年平均量計(jì)算，約占當(dāng)時(shí)美國(guó)GDP的2%至2.5%。

他表示，嫦娥三號(hào)任務(wù)是世界上第130次探測(cè)月球，對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，是連續(xù)第三次探月任務(wù)取得成功。而我國(guó)探月計(jì)劃的總投入大約占國(guó)家GDP的萬(wàn)分之幾。（來(lái)源：新華網(wǎng)）endprint