□ 劉繼忠
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十年礪劍 領航探月 開拓創新 邁向深空
□ 劉繼忠
十年礪劍,領航探月。2015年12月10日,長征五號與嫦娥五號發射場合練模擬發射任務圓滿完成,12 月25日,探月工程三期總體通過了國防科工局科技委評審,從初樣轉入正樣階段。這些表明探月工程三期全面完成關鍵技術攻關和試驗驗證,進入到飛行產品研制和任務集成階段;也表明探月工程“十二五”研制任務圓滿完成。

2010年10月1日發射的嫦娥2號,圓滿完成各項既定目標后,自2011年起,開展了日地拉格朗日L2點環繞探測、小行星飛越探測等多項拓展試驗。現已成為太陽軌道人造行星,處于自由飛行狀態,距地球超過1億公里,成為目前我國飛行距離最遠的航天器,創造了中國航天史上的多項第一,并榮獲了2012年度國家科技進步特等獎。
嫦娥三號任務是我國探月工程二期的主任務,用了5年時間,于2013年12月2日成功發射。探測器精確入軌、成功環月,12月14日嫦娥三號探測器安全著陸于虹灣預選著陸區,12月15日巡視器和著陸器可靠分離并完美互拍,首次實現了我國航天器地外天體軟著陸與巡視勘察,獲得了大量科學探測數據。著陸器主要設備至今工作正常,是目前世界上月面工作時間最長的探測器。嫦娥三號任務的圓滿成功,標志著我國探月工程“繞、落、回”三步走的第二步戰略目標全面實現,是我國航天事業發展又一新的里程碑,使我國成為繼蘇聯、美國之后第三個實現月球軟著陸的國家,在國內外產生了重大影響。
在探月二期任務緊張研制的同時,2011年1月7日,國務院批準探月工程三期立項。為突破高速再入返回關鍵技術,經歷近四年的研制工作,于2014年11月1日成功完成了再入返回飛行試驗。該試驗標志著我國全面掌握以接近第二宇宙速度的半彈道跳躍式再入技術,為全面完成探月工程“繞、落、回”三步走戰略目標打下了堅實基礎。
嫦娥五號任務要實現月面采樣返回的目標,是我國航天領域迄今難度最大、最復雜的工程。2012年12月工程轉入初樣研制階段以來,突破了月面采樣和封裝、月面起飛上升、月球軌道交會對接和樣品轉移等關鍵技術,完成了再入返回飛行試驗。目前工程已完成初樣研制,轉入正樣階段。
探月工程取得的成就,得益于規劃先行、步步銜接、按序推進。權威學術期刊《自然》網站曾載文指出:“探月項目是中國在空間技術領域邁出的最新一步。過去10 年中,中國已在該領域連續取得一系列勝利,其太空計劃實施的有條不紊,近乎完美。”工程能夠順利完成預定目標,關鍵在于規劃的科學制定和每次任務之間的無縫銜接。探月工程在立項論證之時,就建立起了比較科學完備的規劃體系,明確“繞、落、回”三步走的發展規劃,納入到國家的2006-2020年中長期發展綱要。在組織開展一期工程的同時,就啟動二、三期工程的論證工作;在二期工程緊張研制的同時,就完成了三期工程的立項工作。切實做到了統籌規劃、分步實施,既保障了工程技術和研制隊伍的連續性,又為國家節省了大量工程經費。在“十二五”期間,還同步開展了深空探測論證工作,形成《我國深空探測領域2030年發展戰略規劃》,在此基礎上,完成《首次火星探測任務工程實施方案》。瞄準我國首次火星探測工程在2020年窗口發射的目標,通過一次發射任務實現火星環繞探測和著陸巡視探測,進入國際先進行列。因此,抓緊完成深空探測工程的規劃和立項工作,確保工程整體的科學銜接和順利實施是目前的主要任務。
探月工程是復雜的大型工程,涉及技術挑戰強、學科領域廣、研制單位多、研制周期長、綜合風險大等特點,給成功實施帶來巨大挑戰。因此,建立科學的組織管理、頂層的策劃與設計、全面的質量管理至關重要。
建立協同管理機制,成立探月工程重大專項領導小組,負責工程重大決策和組織實施。
探月工程協同管理機制的設計和建立,不僅推動了探月工程的堅強領導和科學決策,形成了工程五大系統各個參研參試單位的大力協同和步調統一;也凝聚了工程和科學兩大領域多個專業、眾多權威專家的悉心指導和全面支撐,以及包括香港在內的全國各地千余家配套單位的鼎力支持和無私奉獻。在工程任務的組織實施過程中,全國各族人民、港澳臺胞、海外僑胞熱情支持和廣泛參與,大家擰成一股繩,心往一處想,勁往一處使,同舟共濟、形成了巨大合力,保證了工程各項任務的順利推動。
加強頂層策劃和設計。在技術方面,組建質量與可靠性、軟件專家團隊跟蹤和把關,及時解決研制過程中的難點和問題;組建獨立評估專家團隊,針對影響任務成敗的關鍵項目、關鍵環節進行評估并提出建議。在研制隊伍的努力下,嫦娥一號突破了軌道設計技術等9方面的關鍵技術,嫦娥二號突破延時積分成像技術等8方面關鍵技術,嫦娥三號突破了軟著陸的自主制導導航與控制等8方面關鍵技術。
在管理方面,加強頂層設計,建立從頂層到班組的多層次工程組織實施體系;創新全生命周期全要素管控機制,按照“全生命周期、研制階段、年度”進行計劃編制與評估,實行“月調度、短線專題調度、周報告”的“兩調度一報告”過程控制制度,遵循計劃、任務、經費相統一工作模式,實現了探月工程指標不降低、進度不推遲、經費不超概整體管控目標。在成果方面,帶動了我國基礎科學和應用科學若干領域的深入發展,推動了信息技術和工業技術進步。
強化質量管理。工程各系統始終堅持質量第一的工作方針,將質量工作有機納入研制全過程,與設計、生產、試驗等研制工作同步安排、同步推進。根據各階段任務特點,確定階段性質量工作重點,狠抓落實。制定探月工程產品保證總要求、項目管理要求、軟件管理規定等一系列質量管理要求和規范,統一各研制單位的管理標準;按階段制定質量復查和現場抽查計劃,有效推動了各單位的質量管理水平,確保了產品質量的全過程受控;科學制定試驗項目,認真審定試驗方案,嚴格評估試驗結果,充分驗證了工程系統的匹配性和正確性,力求把各項工作想全想細,將各項試驗做全做透;強化對任務的風險識別和控制,重點關注出現交集多的產品,確保不帶隱患上天。
探月工程是國家戰略性工程,是推動國家技術進步、造就創新型人才、促進軍民融合發展、推進人類文明進步、彰顯大國責任擔當的富有影響力的重大工程。國內國際開放是深空探測事業發展的必由之路。
遵循“總體主導、依法合規、公開透明”的原則對國內企業、高校開放,以技術或資本參與、產品搭載、科學研究、技術驗證為重點開展交流合作。
在高速再入返回飛行試驗中開展了商業試驗和公益搭載活動。嫦娥四號任務通過國家航天局網站和中國探月與深空探測網站發布合作細則,從開發、驗證、應用、宣傳四個平臺進行詳細介紹,積極鼓勵民資及技術進入工程研制。為加強科學普及工作,在大中學生和科技愛好者中,廣泛開展征集科普載荷創意活動,并把有意義的創意作品帶向月球或更遠的深空。
以嫦娥三號工程為主的探月工程港澳巡展,激發了港澳人民的民族自豪感和愛國熱情。積極開展科普宣傳,參與云南、海南、深圳等探月工程巡展并進行科普講座,提升廣大人民群眾的科學認知。“玉兔”號月球車作為我國政府首個向聯合國捐贈的原尺寸航天器模型,充分體現了我國的大國自信和航天技術能力。
積極推動國際合作。積極參加國際會議和國家航天局組織的月球及深空探測國際合作交流,先后與歐空局、俄羅斯等10多個國家或組織開展雙邊會談,就月球和深空探測國際合作進行了充分溝通,推進了與俄羅斯、德國、盧森堡、荷蘭等國家的合作交流,就科學載荷搭載、科學數據共享、深空通訊設施共用、任務層面相互支撐等形成了合作意向。
嫦娥三號與俄羅斯開展了同位素熱源的引進,與國際月球天文臺協會開展了月基光學望遠鏡項目的合作。高速再入返回飛行試驗為盧森堡搭載了微小衛星。探月工程三期開展了深空測控網阿根廷建站工作,與意大利開展了風洞試驗的合作。2014年開始,與歐空局和俄羅斯就嫦娥四號和未來火星探測任務方面的合作進行了磋商,并初步達成合作意見。
組織成立了“月球與深空探測國際合作工作組”,全面統籌深空探測領域的國際合作,為加強后續國際化發展提供了組織保障。注重深空探測領域標準的國際化工作,初步建立了標準化工作體系,為推動國際合作奠定堅實基礎。強化國際合作支撐,支持智利青少年航天科普活動。
未來的深空探測事業任重而道遠。我們要在追夢蒼穹的路上,肩負使命、抓住機遇、積極謀劃,力求在后續月球和深空探測工程上,在拓展太空的前沿知識、揭示未知世界上,在加快航天自主創新、推進成果轉化應用上取得更大突破。
加強深空探測領域的戰略研究。在國家改革的重要階段,我們要瞄準當今世界空間科學探索的前沿和熱點問題,充分借鑒探月工程路線規劃的成功案例,以獲得提高工程技術能力和科學新發現為目標,通過深入研究深空探測的發展規律,形成我國的發展思路,并落實到國家的未來規劃中,上升為國家意識,使我國深空探測工程不斷向前推進,鋪就出一條起步晚、起點高;投入少、產出多;任務次數少、涵蓋內容多的具有中國特色的深空探測之路。
拓展科學探測研究和成果轉化。通過實施月球探測工程,我國月球科學研究從跟隨國際發展趨勢,逐步發展到自主開展中國特色的原始科技創新階段。但是,我們的科學應用成果還很有限,獲取的科學數據、科學發現還不多。同時我國的月球探測只是起步,我們對深空領域的認知還很不充分。應利用我國已具備的空間探測技術和能力,開展持續的月球與深空探測科學活動。同時,加大對科學探測數據的研究,以獲得更多的科學認知,推動我國深空探測領域科學研究達到國際領先水平。
增進深空領域更廣泛的交流合作。我國月球探測是人類深空探測的重要組成部分。我們的成績也得到了國內外社會的廣泛關注,體現了“大國責任”“大國風范”,也成為創新驅動發展的重要標志。作為國家科技的標志性工程,我們需要進一步加強廣泛的交流與合作。一要加強國際領域的交流合作。深空探測領域是我國航天事業比較適合開展國際合作的領域,能夠充分展示我國和平利用空間的信心和決心,同時可以學習借鑒國外先進經驗和技術,開展空間科學、空間環境的探測研究,提高我國航天工程技術和科學研究水平。二要加大社會參與。加強與社會各界,包括民營企業的溝通,以雙贏互利推動深空探測發展。三要增強公眾參與力度。讓更多地深空領域愛好者和青年人有機會參與到工程的研制實施過程中,提高工程認知度,激發科學探索精神。
開展月球和深空探測為我們探索宇宙奧秘打開了一扇新的大門,成為航天事業王冠上最為璀璨的一顆明珠。習近平總書記指出:“航天夢是中國夢的重要組成部分,隨著中國航天事業快速發展,中國人探索太空的腳步會邁得更大更遠。”當前,我們正在論證和規劃我國深空探測未來發展之路,目標是在2030年前后基本具備探測太陽系各類天體的能力,使我國在航天探索領域的創新能力和工程技術水平走到世界前列。
(作者為探月與航天工程中心主任)