2007年金秋,“嫦娥一号”绕月探测卫星,承载着中华民族走向宇宙深空的梦想,叩响了月宫的门环。
仰望九天,“嫦娥一号”那蓝色的太阳能帆板,犹如高扬在浩瀚太空的“中国帆”。
它骄傲地告知世界:在月球探测工程中,放飞“嫦娥”的中国航天人,走出了一条中国特色的自主创新之路!
一
皎洁明月,中国人在唐诗宋词里咏叹了上千年。然而,第一次摸到它,还是30年前的事情。
1978年,中美建交前,美国总统卡特派人给中国送来一份珍贵的礼物——一块美国宇航员从月球采来的岩石。
这块石头,只有指尖大小,重量仅仅1克。 谁能读懂它?时任中科院地球化学所研究员的欧阳自远拿着小锤子,小心翼翼地从这块月岩上凿下一角。
这一角月岩,就是中国探月的起点。此后两年间,欧阳自远发表了12篇论文,证明了这块月岩是美国阿波罗17号飞船采集的高钛月海玄武岩样品,其主要成分为:辉石51.5%、斜长石25.7%、钛铁矿21.4%。
2004年,中国政府正式启动月球探测工程。
这年10月,彝海凉山,西昌卫星发射场,中国第一a颗地球静止轨道气象卫星发射成功。
目送火箭腾飞,75岁的孙家栋——中国月球探测工程总设计师环顾满目青山,对大家说:“现在,我们出发吧!”
打开,“嫦娥一号”五大系统领军人物花名册,一个现象引人注目:总指挥、总设计师均是60岁以上的老一辈科学家,有的甚至年近八旬。但是,分系统副总指挥、副总设计师却是清一色的年轻人,有的还不到40岁。
这种被中国航天人戏称为“父子配、祖孙配”的人才梯次配置,意味着在不远的将来,中国航天领军人物阵容将焕然一新,成为世界上最年轻的“宇航之鹰”。
正是他们,依靠自主创新的测控技术,创造了世界探月史上一个奇迹:不依托大型运载火箭,在变轨多达8次的漫漫航程中,精确无误地将“嫦娥”送入月球轨道!
迄今,人类探月首次成功率不到50%。“嫦娥一号”用自主创新的金钥匙,首飞就开启了中国探测宇宙深空之门。
二
中国启动首次月球探测工程的时候,距美国阿波罗11号飞船实现人类首次登月已经过去了近40年!
对此,中国探月工程总指挥栾恩杰说:“步人后尘,不等于吃别人嚼过的馍。既然是中国的探月,就要有中国特色。别人有的,我们要有。别人没有的,我们也要有!”
高起点,有特色,求创新。这就是中国科学家描画的“嫦娥”探月蓝图。
——世界上无人月球探测,基本经历了掠月、撞月、绕月、落月和挖取月岩样品送回地球等5种方式。前苏联发射的月球探测器5种方式都用过,美国用过前4种。中国探月,第一步就要跨越国外的初始阶段,从第3种方式做起。
——“嫦娥一号”探测目标基本是填补人类探月成果空白的。制作月球的三维景象图,国外没有做过。对月球上的资源美国探测过5种,而“嫦娥一号”要探测14种,还要首次探测月壤的厚度。
——美国和前苏联早期探月,一般都有五六个备份的星和箭,首次探月均以失败告终。中国探月最初计划只有一星一箭,工程可靠性要求非常高。
——中国首次探月工程,五大系统使用的都是国内成熟技术,一期工程完全是国产货,全部是“中国制造”,工程投资只相当于一个城市修建两公里地铁的钱。
2007年10月24日傍晚,深秋的大凉山在一片薄雾烟雨笼罩下,显得格外神秘。
“嫦娥一号”宛如一位玉树临风的少女,伫立于发射塔上。银白色星体上由巨龙和脚印组成的“月”字形“中国探月”的蓝色徽标分外醒目。
18点零5分,随着一声点火号令,“嫦娥一号”一飞冲天,踏上了奔月的漫漫长路。
这天,诺贝尔奖获得者杨振宁教授在香港对媒体表示,这是中国一项“不可思议”的成就。
在人类的奔月航程上,发达国家的航天器帆影点点。远有美国的“阿波罗”、前苏联的“月球号”,近有欧空局的“智慧一号”、日本的“月亮女神”……杨振宁为何形容“嫦娥奔月”是“不可思议”的?
杨振宁给出这样的理由:中国在短短30年内就追上了欧洲400年积累下来的科学成就,成就骄人。中国科学家用了短短3年多,就走过了发达国家40年的探月路,进步惊人!
两组数据:一个是30∶400;一个是3∶40,恰如约分一般精确的巧合。
中国航天走向宇宙深空的年轮,与中国特色的自主创新之路重合、叠印。
三
蜀道难,难于上青天。奔月难,难于登上几重天!
以往,中国卫星涉及的只是“两体定向”:一个是太阳,一个是地球。
如今,“嫦娥一号”卫星在月球轨道进行科学探测,必须让仪器对准月球,让太阳能帆板对准太阳,同时让传递数据的天线对准地球。
“三体定向”,让科学家们煞费苦心。最终,一台自主创新的紫外月球敏感器,让卫星拥有了对准月球的“眼睛”。
难题接踵而来,让科学家们应接不暇。
获取月球的立体图像,需用3个角度来拍摄月球。一般情况下,需要3台相机。但是,卫星对重量限制非常苛刻。设计人员独辟蹊径,用一台相机,一个面阵,可以同时获得3幅图像。
探测月表矿物,不同的物质具有不同的波段反射,如果利用太阳光照在三棱镜上的“色散式”原理,光谱仪就会非常复杂。科学家们首次采用“干涉式”原理,来“反演”物质光谱,光谱仪体积小、重量轻、分辨率高。
卫星面对太阳的一面温度高达130℃,背面却只有-180℃。在巨大温差下,卫星哪个部位该套上“棉袄”?哪个部位应该只穿“汗衫”?设计人员用32根“热管”,实现了卫星热量的均匀传导……
“嫦娥一号”卫星,一个边长2米左右的正方体,凝聚了中国航天人多少智慧!
月有阴晴圆缺。万事俱备,一个巨大的考验又不期而至。
天文专家预测,“嫦娥一号”卫星在一年的寿命期内不可避免地要经历两次月食。月食发生时,依靠太阳能供电的卫星将无法工作。温度太低,卫星上的仪器将有可能冻结!
“嫦娥”如何“过冬”?科学家们又独创了“卫星冬眠”技术,确保卫星利用蓄电池安全度过月食期。
月球,远离地球38万多公里。飞向月球,卫星即使以每秒11.2公里的第二宇宙速度飞行,至少也需要9.5小时,但此间,月球又移动了4万多公里。因此有人形容,瞄准月球比瞄准几百公里之外一只奔跑的兔子还难。
难题,说难也不难。只要拥有美国的“土星5号”、前苏联的“质子号”那样的大型运载火箭,就可以把卫星直接抛到月球轨道上。然而,中国酝酿之中的大推力火箭,至今还静静地躺在图纸上。怎么办?
“甩链球!”科学家们不等不靠,创造性地建立了卫星调相轨道:先让卫星在地球轨道运行、加速,然后选择一个恰到好处的“窗口”,让卫星依靠自己的推力挣脱地球的怀抱,奔月而去。
2007年11月7日,“嫦娥一号”卫星沿着这条地月转移轨道,精确地飞向月球。
世界航天界惊呼:“中国探月卫星飞向月球,完美得毫无悬念!”
是的,“嫦娥一号”是世界上第一颗以全新方式奔向月球的卫星。
首次月球探测工程的成功,标志着我国已经进入世界具有深空探测能力国家的行列!●李选清 武天敏