在月球上開車，最怕的就是坑

馬傳令

航天工程是一個非常復雜的系統工程，有人說航天事業是“萬人一桿槍”，這一點都不夸張，每個人的力量好像都很渺小，但實際上每個人的破壞力都是很大的。航天器上的一個螺絲釘沒有擰緊，可能都會導致航天器的任務失敗。在這么復雜的航天系統里邊，我們北京航天飛行控制中心是干什么的呢？

簡單比喻下，如果把“嫦娥五號”探測器比作一個無人駕駛的太空飛車，航天五院和八院可能就是汽車制造商，我們就是遠程遙控它的駕駛員。火箭將探測器從地面送到地球上空以后，我們的工作就開始了。

我是2010年到北京航天飛行控制中心工作的，非常榮幸地參加了“嫦娥二號”“嫦娥三號”任務，但是讓我印象最深刻的是“嫦娥四號”任務，我一步一步成長到開始深度參與任務就是從這里開始的。

月之背面

“嫦娥四號”這項任務為什么讓我印象深刻呢？

首先，“嫦娥四號”是人類歷史上首次在月球背面進行軟著陸和巡視探測。

月球圍繞地球公轉的周期跟它自轉的周期是一樣的，所以月球始終只有一面對著我們。也正是因為我們看不到它的背面，大家就有了很多猜測，比如科幻小說里會說月球的背面是不是有UFO，是不是有外星人基地什么的。

美國和蘇聯在之前已經往月球上發射了幾十顆探測器，但是其實那些都是集中在月球的正面。這主要是因為我們地面和月球背面沒有辦法直接建立通信聯系。

為什么這么困難，我們還是決定讓“嫦娥四號”著陸到月球背面呢？

因為月球背面有著很吸引人的科學探測價值。它跟月球正面不太一樣，月球正面比較平，而背面基本上整個都是崎嶇不平的地貌，全是環形山，還有一些古老的隕石。

特別是“嫦娥四號”計劃著陸的南極-艾特肯盆地，它是太陽系里第二大的超級隕石坑，我們去這個地方探測的話，能夠為科學家們提供更多的關于月球研究，包括地球起源、太陽系起源的資料。

除此之外，月球背面有著更加純凈的空間電磁環境，因為月球自己有遮擋，地球的很多射線的干擾是到不了月球背面的，所以在月球背面可以開展很多在地球和月球正面沒法開展的空間觀測。

我們和月球背面的通信是怎么建立的呢？當時我們的科學家們和工程師們反復思考，最后還是采用了一個比較經典的方案，就是在月球附近布設一個中繼衛星，然后把這個中繼衛星作為連接地面和月球背面的一個通信基站，我們給它起了一個浪漫的名字——“鵲橋”。

“鵲橋”搭好之后，就該“嫦娥四號”探測器上場了。

“嫦娥四號”探測器也是由兩部分組成——著陸器和巡視器。在我們的計劃中，“嫦娥四號”是從西昌衛星發射中心發射，飛到月球，對這個軌道進行兩到三次修正后，在“鵲橋”的支持下，成功落在月球背面。

但是事實并沒有按照這個完美的計劃進行。

意外情況

2018年12月8日，“嫦娥四號”按照計劃確實從西昌衛星發射中心發射了，但是剛發射不久就出現了一個突發狀況。

當時我們正在開會，航天五院的總設計師過來說，“‘嫦娥四號’的探測器燃料泄漏了。”

我們趕緊對這個燃料泄漏的情況進行評估。因為“嫦娥四號”探測器本身的可用燃料就很少，如果把所有的設計余量都拿出來，還差10公斤，也就是說“嫦娥四號”沒有辦法落到月球背面了。

大家其實在任務前會做非常多的準備工作，特別是這種復雜的應急處置工作，我們做的預案可能要比正常工作多幾十倍甚至上百倍——比如說一本正常飛行的方案可能就100頁，但是為了防止它出現異常狀況，我們可能會做上萬頁的備份方案來解決這些問題。但是漏油這個問題，在這一萬頁里都沒有。

燃料泄漏之后還有一個問題，探測器有四個燃料儲箱，它漏了右下方的這一個，也就是說漏完之后，整個探測器一邊輕一邊重，是不平衡的。在這種狀態下，探測器就有可能會摔下來，所以除了漏油以外，我們還必須解決質心偏移問題。

最后，這個問題的唯一解決方案，就是我們需要更改“嫦娥四號”原本的行駛路線。

首先，我們把地月轉移過程中本該有的7500N發動機的試噴評估環節取消，以節省燃料。但是發動機的狀態也很重要，稍有偏差可能就撞月了，所以我們把近月制動時的軌道從100×100公里變成了100×430公里，在過程中評估7500N發動機的狀態。

在第一次近月制動完成以后，油不夠的問題基本解決了，發動機的狀況我們也摸清楚了，剩下還有兩次軌道修正，我們主要利用這兩次修正來消除剛才說的質心不平衡問題。

這是怎么做的呢？因為現在有三個儲箱是沒有泄漏的，這樣我就把它們三個進行搭配，每次不再使用二對二的模式，而是使用一對一的模式。

經過這三次軌道控制，我們還是達到了原來的預期目標，成功地把“嫦娥四號”探測器控到了100×100公里的軌道。

“嫦娥四號”探測器從西昌出發，一共飛行了幾十萬公里，飛行了25天，在我們做出這些調整之后，最終飛到這個地方的時候，實際跟計劃的時間只差了19秒。可以說我們幾乎是完美地到達了比賽的終點。

但是“嫦娥四號”的曲折還沒有結束，在它動力下降前6小時，也是一個外系統的同事過來說，“嫦娥四號”探測器在著陸的時候有可能會掉到坑里。

掉到坑里

一開始大家討論的時候，都認為那地方不是個坑，還反反復復地考量過。沒辦法，最后我們還是把著陸點臨時又調整了1.7公里。

最終在2019年1月3日10點26分，“嫦娥四號”探測器在“鵲橋”中繼衛星的支持下，還是成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地的馮卡門撞擊坑內。

“嫦娥四號”的整個飛行歷程確實很曲折，但結局還算圓滿，我們把它送到月球背面落下去以后，“玉兔二號”和它的駕駛員就該上場了。

玉兔車其實不是全天候工作的，天冷的時候它要休眠，天熱的時候還要午睡。月球在中午太陽光比較強的時候，表面溫度達100多攝氏度，這個時候如果你強制去開車，很可能就會造成設備的故障和車體的損傷。

所以我們一般會提前找一個地方讓玉兔車這時候躲起來，實在不行的話我會把它的帆板都豎起來遮陽。

月球上是沒有空氣的，太陽光白天照完之后，晚上它也沒法保溫，所以月球溫度在晚上很快就會降到零下190攝氏度，這個零下190攝氏度也是“玉兔二號”第一個測出來的。

我們在它的肚子里邊加了一個同位素熱源，它可以源源不斷地往外釋放熱量，就像暖寶寶一樣。

月球背面坑太多了，玉兔車行駛的時候需要繞開這些坑。

不過駕駛員最怕的就是坑，科學家最喜歡的也是坑。因為這些坑有很多都是地外的一些小行星或者隕石撞擊到月球表面砸出來的。這個坑里包含了很多宇宙里的神秘物質，科學家對這些東西特別好奇。

這樣的話就會有一個矛盾，駕駛員希望車安全，開得穩穩的，離坑遠遠的，但科學家就希望離坑越近越好。于是大家有時候一開始還比較和氣，商量能不能過去看看，到最后就吵起來了。

“玉兔二號”在月球背面還干了一件非常重要的事，就是它把地球上的生物帶上了月球。科學家們精心挑選了六種生物，有棉花種子、油菜種子、馬鈴薯種子、擬南芥種子、果蠅、酵母菌。

“嫦娥四號”落月四天以后，我們發現在月球上種的棉花竟然發芽了！

“嫦娥四號”的故事我就講完了，我們之后還要承擔“嫦娥六號”“嫦娥七號”“嫦娥八號”，再往后還有2030年的載人登月等任務。以及現在大家都知道的，火星探測。此外，我們還在建設中國自己的空間站。

可以說，中國航天人的腳步一刻也沒有停，一刻也不敢停。最后，想引用一句話來結束今天的演講，“月背本沒有路，我們來了，便走出了屬于自己的路”。

（摘自《看天下》2022年第8期）