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航天科技集团公司守护“玉兔”探月
来源:中国航天报     日期:2014年03月19日    字体:【】【】【

3月15日16点,中国航天科技集团公司嫦娥三号飞控试验队队员疾步迈入位于北京航天飞行控制中心二楼的试验队机房,参加例行召开的当日班前会。

他们一天的工作才刚刚开始。从当天17点一直到次日8点,嫦娥三号探测器进入测控弧段内的15个小时,是他们所谓一个“班”的时长。

此前,“嫦娥”和“玉兔”已于3月12日和14日分别成功唤醒,进入第四个月昼工作期。月球车之前出现的机构控制异常问题尚未排除,工程技术人员仍在继续进行着故障排查工作。其实,“师父们”从未放弃过修复“玉兔”的努力。

“玉兔”的召唤

第二个月夜休眠前,“师父们”和“玉兔”在追求完美完成任务的过程中,“出了点问题”。消息一出,引发各方关注和牵挂。而“师父们”则没日没夜地为“玉兔”诊疗,眼睛熬得像兔子眼睛一样。没有人比他们更心焦。

在国家国防科工局和总装备部领导对月球车排故工作的高度重视和大力支持下,集团公司上下联动——总经理雷凡培、副总经理袁洁等党组领导专程赶赴航天城,指挥部署各项工作,并随时关注工作的最新进展;总部宇航部、型号研制单位、嫦娥三号飞控试验队和专家组也被迅速组织起来,前后方配合,为故障定位出谋划策。

以综合电子、电源、移动、结构机构、热控等分系统为主的嫦娥三号巡视器团队成员24小时连轴转地工作,对异常原因进行分析和试验验证,很快将问题原因的大方向确定下来。

紧接着,一场“玉兔”排故行动争分夺秒地展开。试验队紧急制订了一系列排故方案,包括一些非常规的工作模式,并据此进行了大量地面验证,同时在极短的时间内修改甚至重编星上软件,调整状态设置,以期故障点发生状态变化。

睡吧,亲爱的宝贝

故障尚未解决,第二个月夜却要到来。当初,科研人员对月球车正常情况下进入月夜的姿态有三个设计:一是车头朝南,二是车身的左右侧倾斜在负二度到正一度之间,三是太阳翼和桅杆要收拢。“玉兔”生病后,三个条件都无法满足。“师父们”面对的局面难上又加了一个难。

这是一场与时间赛跑的攻坚战。

大量的地面分析、试验等高强度工作考验着整个队伍。队员们加班加点地计算着各个时间点的太阳高度角和不同太阳翼角度输出的功率,预测着可能的月面温度。试验队制订了不同休眠处置的应急措施,通过试验验证,选择了最稳妥的方案,保证巡视器在故障情况下能以较好的状态进入月夜。在“师父们”的努力下,“小兔子”终于进入了梦乡。

“兔坚强”醒了!

“小兔子”虽然睡着了,“师父们”却没有停歇。他们除了要对故障问题进行归零工作,还要为月球车的下一次唤醒做好充分准备。太阳翼无法合拢,没有了“被子”,“玉兔”能不能挺过零下150多摄氏度的漫漫长夜?“师父们”的心里也不无担忧。“我们考虑到唤醒时可能出现各种状况,为此制订了多套唤醒预案。”巡视器总体主任设计师申振荣说。

不出所料,在月球上太阳升起的时候,“玉兔”向地面发回了信号。“师父们”无比欢欣,但是经仔细分辨,地面接收到的只是单载波信号,未收到遥测数据。“师父们”保持着镇定,按照预定的唤醒方案处置,一步步地应对。“频率锁定”,“上行指令发出”,“收到实时遥测”,“电源正常”,“整器温度正常”……

“玉兔”醒了!没有人比“师父们”更激动。2月12日唤醒瞬间,在北京航天飞行控制中心遥操作大厅里,有的“师父”从电脑屏幕上看到遥测数据顺利下传的那一刻,一反沉稳的常态,竟然兴奋地喊出了声。

“毕竟这次巡视器能顺利唤醒,是对整个队伍应急处置能力的一次严峻考验。”探测器副总设计师贾阳如是解释大家激动的原因。他将“玉兔”的这次顽强醒来称为“奇迹”。“太好了,‘兔坚强’醒了!”期盼已久的公众更是一片欢腾。

有了巡视器出故障后第一次唤醒成功的经验,对于嫦娥三号团队来说,应对3月14日的“玉兔”唤醒,要从容、自信了许多。最严峻的考验已经经受住了,这次的唤醒实现了平稳过渡。

差一点“听”不到的“话”

生病后的“玉兔”虽然只能在原地驻守,但其平台其他设备均能正常工作,携带的有效载荷也陆续开机。然而,“师父们”却遇到了新的麻烦——由于天线也“动弹”不得,巡视器无法再直接对地传输。

怎么实现天地数传?科研人员事先在两器之间设计的所谓“WIFI”——UHF频段通信链路派上了用场:“玉兔”可以通过“WIFI”将获取的探测数据,悄悄告诉“嫦娥”,由“她”转发给地面。

一波未平一波又起。此时,“玉兔”和“嫦娥”之间的距离不到20米,远小于设计距离。这意味着如果数传功率过大,UHF频段设备有可能会被烧掉。“师父们”的心又揪了起来。

经分析验证,UHF频段通信设备的设计裕度较大,最终“师父们”辗转却顺利地接收到“玉兔”的“悄悄话”。航天产品再一次经受住了考验。

“地球,我想给你更多”

在出现机构控制异常情况之前,“玉兔”已累计走出了100多米,其身上背的4台科学仪器——全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪和粒子激发X射线谱仪,已于多个探测点采集到大量有用的科学数据,带给科学家们诸多惊喜:全景相机对巡视器周围月面进行360度环拍,获得多幅图像数据;测月雷达探到了月表下140米内和10米内的浅层结构;红外成像光谱仪获得了月壤的可见光波段光谱图像和短波红外光谱数据;粒子激发X射线谱仪对月面元素进行了探测,识别出镁、铝、硅、钾、锶、钇、锆等11种元素……

月球车出现故障之后,公众和上级领导所给予的理解,“出了问题也是收获”的鼓励,让嫦娥三号团队有了迎难而上的极大信心和动力。科研人员放开手脚继续尝试排故措施的同时,想尽办法地让载荷获得更多的科学探测数据。

3月15日“师父们”班前会的主题内容,就是讨论如何最大程度地发挥红外成像光谱仪的功用。会上,巡视器有效载荷、综合电子等分系统的队员们围绕方案展开激烈讨论,一个小时很快过去。这样的“头脑风暴”,在嫦娥三号团队的每一个班前会、专题协调会或技术分析会上都会上演。队员们说,正是这样的集智攻关,使他们在攀登科学高峰的路上始终充满信心。

除了积极扩大科学探测成果之外,“师父们”还将利用现有的非常规情况和恶劣环境获取更多工程数据,作为团队的“拓展动作”。“我们对平台设备进行加电,测试其经历非正常环境后的功能,希望为未来的航天研制积累更多宝贵的工程基础数据。”探测器总设计师孙泽洲说。

自去年12月14日落月以来,嫦娥三号巡视器已在月面工作了三个多月,还将在后续长期管理模式中,继续为人类探索神奇的宇宙世界贡献着力量。而远在38万公里外的“师父们”,依然用心地守护着“玉兔”和它的“嫦娥三姐”。(崔恩慧)

晒晒玉兔的探月之旅

2013年12月2日1点30 分,玉兔号月球车连同嫦娥三号着陆器组成探测器,离开地球,奔赴太空。

2013 年12月14日21点11分,嫦娥三号成功登月。15日4点35分,玉兔号与嫦娥三号着陆器分离,顺利驶抵月球表面,与着陆器互拍成像,开展巡视勘察,所有科学载荷陆续开机工作,获得大量探测成果。

2013 年12 月26 日至今,玉兔号经历了三个月夜极低温度考验,成功进行了三次唤醒。在月昼期间,玉兔号上的全景相机、测月雷达等载荷按计划开展了科学探测。2014年3月14日6点42 分,玉兔号迎来了第四个月昼。按照工作计划和相关程序,月球车之后将转入长期管理模式。陶越 制图

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