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航天科技五院502所GNC 团队守护嫦娥五号探月纪实
来源:中国航天报     日期:2020年12月22日    字体:【】【】【

这是“中国航天向前迈出的一大步”,这是建设航天强国的新路标,这也是航天科技集团五院502所航天器控制技术的新高度——

12月17日凌晨,在502所GNC系统智能自主指挥下,嫦娥五号返回器打完一个大大的太空水漂后,怀揣月球样本在内蒙古四子王旗预定区域高精度着陆,标志着我国首次月球采样返回任务圆满成功,中国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成;也标志着502所在探月工程期末考中交出了满分答卷。从11月24日发射到12月17日成功返回,23天里,“小五”的每一个动作都牵动着502所GNC团队的心。今天,本报带您走进502所一位普通科研人员的记录,看一看“小五”探月背后十余年研制历程中发生的那些事。

11月28日晚 近月制动:刹得好

今天是“小五”第一次近月制动,这次近月制动是她在天上要闯过的第一关。因为刹车机会只有一次,所以点火时间、时长特别重要。虽然前几位“嫦娥”姐姐给她积累了一些经验,给了“小五”信心,但“小五”是位胖妞妞,而且发动机又有了新变化,我们还是忍不住为她紧张啊。

当“小五”飞抵近月点约400公里位置时,我紧张得手心直冒汗。我看到不远处的王勇副总师也默默攥紧了拳头,双眼紧紧盯着监控计算机的屏幕,关注着每一个参数的变化,直到控制3000牛发动机关机,他才长舒一口气,坐了下来。我打趣他说:“王总,你也有紧张不淡定的时候呀?”他扶了扶眼镜,慢慢说道:“这不是我一个人的梦想,这背后是咱们团队的辛苦付出,是组织的无比信任啊。”

是啊,“嫦娥”探月的道路上汇聚了多少人的梦想,凝聚了多少人的智慧。正如习近平总书记所言:“党中央决策实施探月工程,圆的就是中华民族自强不息的飞天揽月之梦。”

从2010年嫦娥五号立项起,这十年里,航天人自力更生、攻坚克难,满怀信心、坚毅执著、勇于追梦。“人家是一个脑袋两只手,我们也是一个脑袋两只手,人家能干成的事,我们也一定能做到。”这是人民科学家叶培建院士最常说的一句话。

2001年,中国科学家成立了一个论证小组,集体探讨中国能不能在21世纪初去月球。叶培建院士坚定地说:“中国航天人有一个愿望——不争先,但不能恐后,不能太落后了。”经过充分论证,他们2003年向国家提出了探月工程的三个步骤,即探测、登陆、住下来,然后又设置了三个步骤——绕、落、回。以梦想为牵引,他们设计出中国探月蓝图,为我国航天事业发展开辟了更为广阔的领域和空间。

十年间,我们砥砺前行。从立项到发射,我们闯过了一道道难关,克服了一个个困难,丈夫贵不挠,成败何足论。嫦娥五号总指挥兼总设计师杨孟飞曾说:“嫦娥五号很复杂,技术难度很大,尤其是GNC系统很关键,大家一定要专注。”2017年“胖五”失利,嫦娥五号任务推迟发射。在大家都很沮丧的时候,杨孟飞说道:“我们要利用好这段时间,再深入开展可信构造。”成功的路上充满崎岖坎坷,但我们以梦想导引航程,在奋斗中成就伟业,一步一步铸就今天的辉煌。

12月01日晚 月面软着陆:落得准

“小五”在奔月路上已经走了8天,不知道会不会“舟车劳顿”。但她可不能松懈,因为一个大关boss——动力下降点正等着她KO。“小五”这次落月与前两个姐姐不太一样,一方面要满足采集月壤的需要,另一方面月球将是她起飞回家的发射场,平整度要求特别严格。

“小五”能迎接这些挑战完全靠一双“慧眼”。我们GNC团队首创了国内基于机器视觉的全自主粗精接力避障系统。想当初刚立项的时候,国内外都没有现成的方案可以借鉴,要想在一张白纸上构建自己的系统难度不言而喻。在大家愁眉不展的时候,张洪华副总师说:“哪个难题不是一点点啃下来的,只要我们想干就不怕困难多。”在张洪华副总师和何健指挥的带领下,团队从头细致梳理技术难点和风险点,经过大量的理论分析和试验验证,首创了国内基于机器视觉的全自主粗精接力避障系统。该系统让“小五”拥有了明亮的双眸,可以快速智能地选取平坦地形。

在产品技术攻关阶段,一次精度验证出现了一个小偏差,虽然量级很小,整机测量精度也满足任务书要求。但以钟红军、王龙为攻关骨干的队伍偏要“较这个真儿”,硬是不休不眠连续奋战72个小时,赶在技术转阶段之前摸清问题根源并有效解决,就连对技术极为挑剔的张洪华副总师和王勇副总师也竖起大拇指。

正是团队这股子“较真”劲,助推我们的技术不断前进,产品更加完美,达到国际领先水平,首次实现了高精度、小型化、高动态、国产化星敏感器的在轨应用。正是这股子“较真”劲,让我们在奋斗路上初心不改、勇往直前,永远是那群怀揣飞天揽月梦的航天人。

12月03日晚 月面自主起飞:飞得稳

此刻“小五”已经完成了月面采样及封装,离“带走一块月亮”就差最后一步啦——我国首次月面自主起飞。这次“带货”可真不易,月面起飞包括点火、上升、调整、入轨等,都需要“小五”独自一人面对。但是没有关系,我们给了她强大的后援——GNC自主控制系统。

2015年7月,试验场,当测试指挥下达点火口令时,张洪华副总师隔着玻璃,一边盯着试验器起飞姿态,一边盯着电脑屏幕前的测试数据,看到试验器缓缓点火起飞3秒后,他说:“这些年大家的努力是值得的。”

为了设计出GNC自主控制系统,502所抽调精兵强将,集合优势技术,在张洪华副总师、何健指挥的带领下,团队人员披星戴月、日夜兼程,于2014年12月完成了起飞试验GNC分系统详细设计工作;3月完成了起飞试验软件用户需求和软件任务书;6月完成了分系统集成和系统试验。

直面挑战是创造奇迹的催化剂!在如此短的时间内,在如此巨大的压力下,这些孜孜不倦的探求者以惊人的速度精干、高效工作着、奋斗着,完成了难度大、风险大的GNC自主控制系统。

正如习近平总书记所言:“有信念、有梦想、有奋斗、有奉献的人生,才是有意义的人生。”十年间,团队为圆中华民族飞天揽月梦不懈奋斗、攻坚克难,取得了骄人的成绩,实现了首次月球表面自主定位、首次自主对准、首次上升制导等技术。我们为人类和平利用太空、推动构建人类命运共同体贡献更多中国智慧、中国方案和中国力量!

12月06日凌晨 月球轨道交会对接:对得精

我们最紧张、最激动的时刻来到了。今天,“小五”要进行惊心动魄的交会对接了。她(上升器)与她的伙伴(轨返组合体)“牵手”,实现了人类首次环月轨

道无人自主交会对接。为了“牵手”成功,我们这帮“月老”可是忙活坏了。

为了验证交会对接任务中平移靠拢交会、抓捕和样品转移系统设计的性能,我们用两年时间新建了天津GNC全物理实验室。这个实验室拥有国内最大面积的高精度大理石平台、高精度室内GPS系统等,在国际上首次采用6自由度气浮台实现对接与样品转移操作,全物理试验达到国际领先水平。是不是特别“高、大、上”!但成功之路也是充满崎岖坎坷,心酸得紧啊。回想起2015年5月份,我们刚到实验室,10余项参试设备均未启用,离节点却只有一个来月了。我们顶着巨大的压力闯关,还好团队里有个顶个的“好汉”。在王勇副总师和何健指挥的带领下,贾永博士带领一批人开展硬件设备调试,胡锦昌博士带领另一批人开展试验软件调试。大家齐头并进、互相配合,

奋战一个多月。其间,我们经历了不下30次失败,每一次失败后的测试数据整理、算法改进、桌面推演,我至今历历在目。

2015年6月25日,我在笔记本上重重地画了三个惊叹号。那一天,我们第一次完成交会对接与样品转移全物理试验,各项指标均达到预期效果。贾永、胡锦昌等几个博士大老爷们拥抱在一起,喜极而泣,王勇副总师和何健指挥给大伙点了一个大大的赞。

在型号研制路上,我们逢山开路、遇水架桥,齐心协力、大力协同,紧紧扭住创新这个“牛鼻子”,创造一切有利条件为型号研制保驾护航。“创新是引领发展

的第一动力”,502所门楣上的那句标语闪现在我脑海中,那么清晰,那么熠熠生辉,那么让人动容。

12月17日凌晨 太空水漂:回得准

今天是“小五”返回再入的重要日子。我们采用了一种古老而有意思的游戏——“打水漂”的方式,术语叫“半弹道跳跃式返回”。讲起来容易做起来难,这项技术是探月三期工程的第一大关键技术,在世界范围内也是史无前例的。

为了实现“顺利跳起,准确着陆”的目标,我们在返回器GNC系统的研制过程中完成了无以计数的模拟飞行试验,模拟了上百万条飞行路线,确保“太空打水漂”全过程状态可控,且拥有最佳飞行路径。我们还专门安排了一次发射任务来验证关键技术,在中国航天史上也十分少见,足见其难度之大。

那次飞行试验,返回再入的前一晚是队员郑永洁的生日。他说:“这是我有生最重要的生日,来一个最最美好的生日礼物吧。”在最后一帧制导数据注入前,飞控队伍内部出现不同声音——是追求平稳,还是追求极致?面对抉择,郑永洁再次以“航天事业是我的全部”的情怀,坚持两者都不放弃,提出全系统迭代寻优策略,得到最优的注入参数,造就了遥遥领先的“世界第一”成绩。

伟大的梦想不是等得来、喊得来的,而是拼出来、干出来的。我们用实际行动不断刷新世界纪录,大道至简实干为先。十年来,团队曲曲折折、柳暗花明的探索过程将成为我们心中永远的美好回忆。

智能全自主,“小五”宝贝棒,502嫦娥团队,赞!

当“小五”成功着陆在内蒙古四子王旗那一刻,飞控中心里一片欢呼雀跃,大家心中的石头终于落地了。十年的艰苦奋战取得了胜利,“小五”真是太棒了!我在待办事项的最后一条打了个大大的对勾,一切圆满。

十年磨一剑,从立项到发射,我们的团队爬坡过坎不容易,我们不以事艰而无为,只因任重而奋行。我们团队里有一说到技术难关半夜爬起来就走,一说到新闻采访就默默摆手的张洪华副总师;有在疫情最严重的时候舍小家、顾大家,在试验场一待就是218天的何健指挥,她的女儿在视频里看到妈妈晒得黝黑的脸多次心疼落泪;有因为正样测试和攻关阶段,除夕赶不回去、孩子出生都不能守在爱人旁边的主任设计师于丹……我们团队近200人,这些感人至深的画面还有很多。

“你好好工作,不要操心家里,要对得起单位和国家的期望。”虽然对家里有诸多愧疚,但老父亲的嘱托还是让队员内心安定;“爸爸,虽然你总不能来接我,但我知道你是干大事去了,能去月亮上看看很是厉害,我为你骄傲!”女儿善解人意的一句话,顿时就让队员泪水在眼眶中打转。是的,我们有这么优秀的团队,更有这么优秀的家属后援军!

十年间,嫦娥五号团队用实际行动诠释了探月精神。他们身上那种追逐梦想、勇于创新,扎扎实实工作、默默无闻付出的精神,在今天竞争日益激烈、价值取向多元化的社会现实面前,在推进航天强国建设的征程中,更显得难能可贵。(刘淑娟 薛英民 丁泳鑫)

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