新浪江苏 资讯

“天问一号”着陆火星 背后有他们的付出

新浪江苏

关注

确定不再关注此人吗

2021年5月15日

“天问一号”探测器成功着陆火星!

图片来源:新华社

5月15日,执行我国首次火星探测任务的“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆,在火星上首次留下中国印迹,迈出了我国星际探测征程的重要一步。后续,祝融号火星车将依次开展对着陆点全局成像、自检驶离着陆平台并开展巡视探测。

火星探测器应急信标装置研制团队负责人、副总设计师、南京航空航天大学航天学院副院长王寅走出北京航天指挥控制中心的观测现场时仍难掩激动和喜悦:“心情非常激动!在探测器着陆的时候,所有人都鼓掌拥抱!刘鹤副总理在现场宣读了习近平总书记的贺电,得到总书记的肯定感到非常激动。”

中国首创

“会打电话的黑匣子”

王寅所带领的团队研制的应急信标装置能在“天问一号” 探测器非预期着陆时传输数据,就像是个“会打电话的黑匣子”。

王寅介绍说:“火星探测器信标装置是世界上首个航天器应用的应急通信载荷,它的主要功能和飞机上的黑匣子相似,但是又有所区别。飞机上的黑匣子不能主动传输数据,只能发送一个定位的信号,用于被搜索。而信标装置可以发送一些关键的数据和信号,被火星的环绕器接收,解读其中的关键数据。”

应急信标装置要在“天问一号”着陆火星时抵抗高强度的冲击,要能在火星零下一百三十度的环境下生存好几天,在体积尽可能小的同时还要保持通信畅通,这是中国独创的设计。

王寅说:“这是对研制团队极大的技术挑战。信标装置测控系统的模块和同类型的产品相比,重量上要求减小20倍以上。在这样一个极小的空间里面,我们的东西做得越小就越难。这是一个结构、尺寸、材料相互组合和优化的创新过程。结构的组成和配比就像炒菜一样,盐要放多少,油要放多少,调味品放得不同,做出来的味道也不一样,信标也是。材料的特性选择不同,材料的尺寸不同,最后它对于冲击的吸收能力也是不一样的。另外,保温和抗冲击是两个相反的需求。要想保温,材料就要比较柔软,就像羽绒服一样,非常软但是不能抗冲击。要想抗冲击就需要坚硬的材料,但保温性能就比较差。怎样在这两种需求中找到平衡点,是一件非常困难的事情。”

在南航航天学院的实验室里,记者见到了应急信标装置的试验件。它不到4公斤,像个精致的小保温桶,在成型之前,经历了无数次的更新迭代。

因为信念

电子系统是应急信标装置的中枢神经,不能出一丝差错。南京航空航天大学航天学院副教授王小涛就是负责这个“中枢神经系统”的主任设计师。从刚接到任务时的无所适从,到经过一次次失败,终于在火柴盒大小的主板上实现了既定任务,王小涛说,他身上的这种韧劲是受到了火星探测器系统总指挥、总设计师顾问、南航航天学院院长叶培建院士的影响:

我认为叶院士的信念比我们强大得多。19年初,他在我们整个火星项目团队开的一个会上说了一句话,对我的影响非常深。当时开会的时候各个单机都是有些问题的,我在那儿听的感觉也不是很好,就是要失败的感觉。但是他最后说了一句话,特别强调的就是‘我们年初的时候一定要坚定信念,就是我们一定要成功。这样,经过这一年的努力,我们才一定能成功

要在不到两年的时间里完成一个没有可借鉴先例、一切从零开始的超高难度任务,看似不可能,但叶院士打下的这剂强心针让这支平均年龄三十岁出头的年轻团队在面对困难,甚至是危险时仍然义无反顾。

高速冲击实验要用火炮发射信标,来模拟火星探测器异常着陆时的速度,保证信标在高速冲击下内部结构不散架,安全完成信息传输任务。团队负责人王寅说:“这个实验整整做了一个月。炮管的口径和信标的尺寸不匹配,为了解决这个问题,最后我们给信标做了一个外壳,再通过火炮发射出去。在离开火炮炮管以后,外壳和信标能够脱离。”

张子建透露,曾经有一次高速冲击实验着实让他后怕,一直没敢说出来:“当时要近距离拍摄,大家找了一个纸箱子在高速相机前挡着。有一次有个碎石一样的东西反弹,打到相机支架的锁扣上,一下子就把锁扣打没了。但是你还必须在那儿摁开关,它只记录几秒钟的时间。害怕,真害怕呀!还是我上的,因为我负责。家里人都不知道,只有做实验的那几个人知道。”

决不带着问题上天

离探测器转运到海南的文昌航天发射场只有两周左右的时间,绝大多数的测试都已经完成,就在应急信标装置即将交付时,王寅面临了一个重大抉择。

王寅说:“在信标正式交付前,最后的几次综合测试时,还是在通信上发现了一个小的问题,就是传输的数据并不是很完整。由于数据是重复发送的,并不影响它的使用。当时想到的是,既然数据传输不完整,那么一定存在问题,不能够带着问题上天。但是如果重来,那么后面还需要再次补充测试,留给我们的时间非常少。这在当时是一个非常困难的决定,最后还是决定把信标取回来重新检测,把问题找出来。”

出现问题的是王小涛负责的电路系统。王小涛说:“当时我们连夜到北京去,到了宾馆接近12点了,但是大家都没有休息,直接动手去连接调试。结果测了一天一夜,总觉着它没有问题,但是后来继续测就发现和正常的不太一样了。回到南京后继续变化条件反复测,每天都要测好多遍,最终找到了电磁兼容的一个关键地方。后来我们把通信的协议稍微修改了一下,就再也没有出现问题了。当时感觉要赶不上这个趟了,大家确实很焦虑,时间太紧张了。”

我爱我家,更爱国家

接手火星探测器项目就像登上了一列高速运行的火车,没有到站就不会停下。当国家的特殊任务与个人的特殊时期产生冲突的时候,“小我”自动融入了“大我”。张子建的孩子出生时,他只看了一眼就匆匆离开。

他说:“在论方案正没有头绪的时候,我家这个小朋友出生了。凌晨4点去的医院,第二天早上7点29分出生的。我是9点赶的火车,确实就看了一眼。没办法,其实那时候心里也着急,但那次是论方案,挺重要的,我负责的东西多,必须得去。老人都来了。不过我媳妇这人也挺大义的,心理上肯定是有些委屈,但是也理解。”

应急信标装置要满足质量轻、强度高的航天性能要求,张子建试过了无数材料,但还是走进了死胡同。就在他一筹莫展时,同为大学教师的爱人给了他极大的帮助。张子建说:“我爱人董老师当时正好带着学生在做一个重复式的吸能的材料,她用的是树脂的。然后我说,这个材料不就正好吗?既满足了我们要求的力学性能,同时又满足了重量性能,还是一个异性能,就是在这个方向上满足强度,这个方向上吸能。最终去火星的就是她设计的这个结构材料。”

作为南航的骨干教师,王小涛在承担应急信标装置任务的同时,教学任务也咬牙扛了下来。为此,他只能牺牲休息时间,见缝插针地平衡两边的工作。新冠肺炎疫情期间要上网课,原先在黑板上写的内容都要搬到幻灯片上来,相当于翻新了一遍课程。而担心要出差,王小涛又录制了一部分课程。为了保证录音效果,他经常在夜里12点以后备课,到2点前后才能睡觉,第二天早上8点又准点出现在学校。                             

搞好后勤,带好孩子,爱人常蓉蓉是王小涛的坚强后盾,她觉得能默默支持国家如此重大的项目也是一种光荣。女儿对爸爸也很崇拜,有一次学校要求小朋友们在班上读一篇新闻,孩子就把爸爸做项目被报道的一篇新闻拿过去念,觉得特别自豪。

干惊天动地事

做薪火相传人

王寅

团队体现了爱国和奉献精神

既然我们有机会参与到火星探测的任务当中,对我们来说既是荣誉也是一种责任,遇到了困难,不允许退缩。

王小涛

大家特别能吃苦,特别能战斗

虽然一路磕磕绊绊,但是也伴随着成长。特别地感激,毕竟这么多人付出了这么多的努力。这些都是人生特别宝贵的财富。

张子建

培养人才的过程更重要

让学生在这个过程中得到培养和锻炼,把这个状态带到新的单位,给国家输送了人才。这样一代一代地传承下去,就形成了一个良性循环。

南航科研团队的人才建设也是我国航天事业不断发展的一个缩影,中国科学院国家空间科学中心“天问一号”有效载荷总设计师朱岩认为,航天事业靠的就是一种传承:“技术是可以通过学习增长的,精神动力可能更重要。我才到空间中心的时候,我的导师,嫦娥一号有效载荷总师孙辉先老师当时就说过,航天界的一个普遍的说法,‘航天就是以成败论英雄’。所以我们做事情都是如临深渊、如履薄冰。搞航天工程和一般的科学实验不一样,科学实验你做100次,有一次成功,那可能你就会有重大发现。但航天,可能你在地面实验成功了99次,最后一次在天上失败了,你的任务就失败了。整个过程需要大家有高度的责任心。”

在新的历史方位下,航天精神正焕发出新的生机。国空间科学学会理事长、科学家吴季说:“深空探测我们尽量选择第一次,要去别人没去过的地方。比如我们落月,嫦娥四号落在背面,人类第一次。火星是太阳系最接近地球的一颗行星,人类对它的研究也不够,中国人从来也没去过。但是我们去要跟别人不一样,我们三步并一步走。第二个方面我们希望科学产出最大化,去的第一次的地方要有很好的目标,要有新的发现,从公益的角度来讲,不光给中国人,还要给整个人类的知识带来一些新的贡献。”

记者手记

在采访时,南航航天学院的王寅总师说团队成员都是普通人,都有各自的烦恼,但在国家利益面前,每个人都选择了牺牲个人利益。五一假期别人休闲娱乐,而王小涛教授却觉得这是最好的科研时间。张子建教授表示要尽量多陪儿子时,用了“建立感情”这样的字眼。中国科学院国家空间科学中心的朱岩总师清楚地记得110天这个数字,这是去年疫情期间他带领的团队在文昌航天发射场封闭测试的日子。

没有随随便便的成功,只有踏踏实实的努力。爱国主义铸魂、无私奉献培根、严慎细实立基、自力更生为本……航天精神不是一句口号,是几代中国航天人用行动集体书写的强国信念!科学家吴季先生说得好,深空探测就是要去别人没去过的地方。中国人走自己的路,终将走出大国自信,走向伟大复兴!

来源:南京新闻综合频道