孫澤洲：從「探月」到「探火」 一步一個腳印

「深空探測雖然不會馬上產生明顯的經濟效益,但是對於人類探索宇宙奧秘,拓展人類生存空間,都具有重要意義。」今年4月,中國火星探測任務正式立項後,航天科技集團五院總體部總設計師孫澤洲在接受記者採訪時說。

距離「探火」正式立項已經近兩個月,目前,孫澤洲正帶領中國「探火」團隊緊鑼密鼓地開展設計、攻關等研製工作。

「中國的火星探測任務要一次實現繞、落、巡目標,這在世界上從未一次同時實現過,任務難度非常大。」孫澤洲總設計師坦言,「但是,正因為有壓力,才能帶來技術的進步。」

「我們希望用有限的條件儘可能多獲得一些成果,在已有技術條件的基礎上,一步邁得大一點兒,更高效地推動技術進步」。孫澤洲充滿希望和自信地告訴記者。而他的這種希望和自信正是源於他投身中國航天事業20餘年的艱辛探索和悉心積累,從嫦娥一號發射成功開創我國航天第三個里程碑,到嫦娥三號完美的落月之旅,再到接過中國火星探測任務的大旗,從距離地球38萬公里的月球拓展到4億公里遠的火星,孫澤洲和他帶領的團隊一步一個腳印,邁出中國深空探測堅實的步伐。

因「嫦娥」與「深空」結緣

孫澤洲與「嫦娥」結緣於2001年,那一年嫦娥進入了為期3年的可行性論證階段,當時孫澤洲正值「而立之年」。他開始參與繞月探測工程的前期論證,並負責星載測控系統和衛星總體論證工作。在葉培建總師的指導下,他組織完成了總體方案論證工作,有效地將東方紅三號衛星平台,資源一號衛星和中國資源二號衛星的技術成果進行融合和應用,結合技術創新和攻關,合理地確定了總體設計方案,為嫦娥一號衛星能在三年之內完成研製工作奠定了基礎。

面對環月探測的新問題和新挑戰,孫澤洲不分晝夜地與數據和資料打起了交道,積極主動地與專家溝通,擊敗了一個又一個「攔路虎」,先後組織完成軌道設計、熱控設計、測控設計、供配電設計、月食方案設計和定向天線攻關等一系列工作。特別是在衛星總體設計過程中,孫澤洲大膽創新,採用系統工程的方法進行綜合設計,提出了利用數管功能實現熱控功能控制和電源管理等設計思路,大大提高了系統可靠性;在測控設計過程中,創造性地設計了我國首個深空探測測控數傳星載系統,解決了月球探測衛星40萬公里的遠距離地月測控通信設計難題;在月食方案設計過程中,有效解決了長時間陰影對衛星的安全影響……隨著一個個技術難點被突破,孫澤洲對「嫦娥」也有了更為系統和全面的了解。「彷彿一個探險的人走入了大山,看到了更多更廣闊的風景」,孫澤洲如是說。而這些在嫦娥一號研製過程中的「摸爬滾打」為他日後承擔深空探測更重要的角色打下了良好基礎。

接過「中國探月」接力棒

孫澤洲曾說,執行嫦娥一號任務時跟著葉培建院士干好比「背靠大樹」,自己做了總師才知道身上責任重大。

2008年,年僅38歲的孫澤洲被任命為嫦娥三號探測器系統總設計師。「月球表面地形地貌的不確定性、任務中多個關鍵動作和環節必須萬無一失。嫦娥三號任務要求決定了總體優化設計難,推進系統研製難,著陸器的制導、導航與控制難,著陸緩衝分系統研製難,熱控分系統研製難,巡視器移動難,巡視器自主導航控制與遙操作難……」孫澤洲總設計師一連串說了好幾個「難」,足見剛一「接棒」的他壓力之大。

然而,有難度才會有動力。為了消除不確定性,孫澤洲率領研製人員建立了包括月表地形地貌模型、月塵模型在內的多個模型,通過系統模擬進行初步分析與設計。特別設計了模擬地球六分之一重力狀態下的各種實驗,模擬軟著陸衝擊、月面移動實驗中的月壤、光照環境;在機構等性能實驗中,模擬月塵環境、艙外設備月夜儲存環境等,並根據實驗結果進行再分析,通過對薄弱環節的不斷改進,逐步提高了嫦娥三號的可靠性。

有風險才會有擔當。一般衛星的新研產品和新技術只有20%~30%,而嫦娥三號新研產品和新技術卻佔到了80%,特別是12分鐘軟著陸過程完全是靠探測器自主完成的。為此,孫澤洲總師帶領研製人員進行了上萬次數學模擬、成百上千次桌面聯試以及模擬月球重力環境和月表地形地貌等多次大型地面實驗,他始終站在研製的最前沿。

一面飛「月球」一面奔「火星」

今年4月,中國火星探測任務和嫦娥四號探測器任務分別正式立項,孫澤洲被任命為兩大探測器的「雙料」總設計師,開始了一面飛「月球」一面奔「火星」的職業生涯。

「嫦娥四號任務是實現月球背面軟著陸和自動巡視勘察。」孫澤洲介紹說。雖然有嫦娥三號的技術基礎,但是嫦娥四號有許多新設備,有些還需要全新研製,而且在月球背面實現軟著陸,未知因素和各種風險非常高,設計難度非常大。同時,還需要新研製和發射一顆中繼衛星,在地月拉格朗日L2點為月球背面的著陸器/巡視器與地球之間搭建一條通信的紐帶。目前孫澤洲正帶領研製團隊開展各分系統正樣設計相關工作,並順利完成了探測器技術狀態基線確立工作,為後續研製打下了堅實基礎。

自20世紀60年代以來,國際上已經實施了42次火星探測任務,成功率僅為52%。「我們這次火星探測任務最核心、最難的地方,就是探測器進入火星大氣後氣動外形和降落傘減速的過程,只有一次機會,必須確保成功。」孫澤洲對「探火」任務有著冷靜而清晰的認識。

目前,孫澤洲正帶領設計師們爭分奪秒開展各項關鍵技術攻關。他利用「擠」出來的一點點有限時間告訴記者:「研製過程中,團隊要特別關注關鍵技術,確保關鍵技術見底;特別關注重大過程,確保風險識別控制到位;特別關注重大保障條件建設,確保充分實驗驗證,而做好這些工作的前提則是確保責任落實。」對此,他再次動情地說起曾經在母校南京航空航天大學演講中說過的一句話,「當我成為總師的時候,也要像葉院士一樣成為一棵『大樹』,遇到困難的時候,首先把責任承擔起來」。

這就是中國火星探測器總設計師孫澤洲最樸素、最本真的寫照。過去20幾個春秋和未來漫長的歲月,他將自己的光榮和夢想與星辰深空緊緊相連,邁出堅實而深厚的腳步。

(作者：龐丹)

AI有話說：

孫澤洲，探月工程二期探測器系統總設計師，「嫦娥三號」探測器系統總設計師。

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