來(lái)源：人民網(wǎng) 原創(chuàng)稿

國(guó)家航天局局長(zhǎng)張克儉宣布中國(guó)首次火星探測(cè)天問(wèn)一號(hào)任務(wù)著落火星圓滿成功。國(guó)家航天局張高翔攝

5月15日7時(shí)18分，距離地球3.2億千米之外，“天問(wèn)一號(hào)”成功實(shí)現(xiàn)火星表面軟著陸，穩(wěn)穩(wěn)落在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。

作為首位“旅客”，“天問(wèn)一號(hào)”成功降落火星，見證了屬于中國(guó)的“地火專線”正式開通。從去年7月23日在文昌航天發(fā)射場(chǎng)啟程，“天問(wèn)一號(hào)”經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)近7個(gè)月的“奔火”之旅和3個(gè)月的“環(huán)火”探測(cè)，如今“登火”成功，即將開始全新的“火星生活”。這一程漫長(zhǎng)的旅途，終于迎來(lái)了最激動(dòng)人心的一刻?；赝麃?lái)路，這一步步走得穩(wěn)健，走得扎實(shí)，也成就了一個(gè)個(gè)動(dòng)人心弦的美麗故事。

“胖五”搭建“登云梯”

“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器的成功發(fā)射，邁出了我國(guó)行星探測(cè)的第一步。不到300天里，長(zhǎng)征五號(hào)系列火箭攜“天問(wèn)一號(hào)”沖天奔火、助“嫦娥五號(hào)”九天攬?jiān)隆⑺汀疤旌汀焙诵呐撎战ㄕ尽?次發(fā)射，3步跨越。從地月系到太陽(yáng)系，我國(guó)的深空探測(cè)正在一步步走遠(yuǎn)。

“長(zhǎng)征五號(hào)火箭投入工程應(yīng)用，將有力支撐國(guó)家重大航天工程的實(shí)施，對(duì)加快推進(jìn)航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)發(fā)揮重要作用。”航天科技集團(tuán)一院院長(zhǎng)王小軍介紹，火箭的能力有多大，航天的舞臺(tái)就有多大。作為目前我國(guó)運(yùn)載能力最強(qiáng)的火箭，長(zhǎng)征五號(hào)火箭讓我國(guó)火箭運(yùn)載能力躋身世界第一梯隊(duì)，也讓我們對(duì)探索浩瀚宇宙有了更大的想象空間。

然而，圓夢(mèng)的旅程并非一帆風(fēng)順，艱難、挑戰(zhàn)、巨大的壓力，如影隨形。2020年5月5日，長(zhǎng)征五號(hào)B火箭用首飛成功掃除“陰霾”，扭轉(zhuǎn)了中國(guó)航天面臨的不利局面。這時(shí)，距離“天問(wèn)一號(hào)”的發(fā)射僅剩兩個(gè)多月，如果不加速快跑，錯(cuò)過(guò)了窗口期，中國(guó)的探火計(jì)劃就要推遲26個(gè)月。

為了搶進(jìn)度，航天人白天“見縫插針”，晚上“廢寢忘食”，一直干到夜里12點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，海南文昌正值“桑拿天”，就算什么事都不做，待在戶外都會(huì)大汗淋漓。每天，他們皮膚曬到掉皮，衣服全部濕透，身體嚴(yán)重脫水，甚至靠喝補(bǔ)鹽液維持。主管發(fā)射臺(tái)恢復(fù)工作的徐錚腎結(jié)石發(fā)作，可手里的工作沒(méi)有停。那幾天，他是靠止疼藥扛過(guò)了一波又一波的劇痛。

送完“天問(wèn)一號(hào)”，已是7月底，“嫦娥五號(hào)”以及“天和”核心艙的發(fā)射任務(wù)又接踵而至，長(zhǎng)征五號(hào)團(tuán)隊(duì)面臨的是停不下來(lái)的“接力賽”。從2019年10月至今，很多隊(duì)員連續(xù)18個(gè)月一直奮戰(zhàn)在發(fā)射場(chǎng)，經(jīng)歷了5次任務(wù)的洗禮，他們陪火箭的日子，比陪家人的都多。

面對(duì)一發(fā)發(fā)火箭的滾動(dòng)生產(chǎn)、一次次地突破極限，長(zhǎng)征五號(hào)火箭第一總指揮、航天科技集團(tuán)一院黨委書記李明華感慨道：真正的強(qiáng)者，不是沒(méi)有眼淚，而是含著淚依然在奔跑的人。這支隊(duì)伍，不僅是在書寫成功，也是在書寫歷史；不僅是在創(chuàng)造紀(jì)錄，也是在創(chuàng)造精神。

火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”著陸火星表面模擬圖。國(guó)家航天局張高翔攝

“千里眼”送上“保命招”

此次著陸火星，過(guò)程全靠“天問(wèn)一號(hào)”自主實(shí)現(xiàn)。面對(duì)惡劣的火星環(huán)境，如何找準(zhǔn)目標(biāo)，穩(wěn)穩(wěn)降落？任務(wù)中，專屬于火星探測(cè)器的太空“千里眼”分外引人注目，也被稱為是“著陸末段黑色九分鐘的保命手段”。

這就是中國(guó)航天科工二院25所獨(dú)立研發(fā)的具備高精度測(cè)量能力的相控陣敏感器。相控陣敏感器總工程師孫武介紹，這是國(guó)內(nèi)首次將相控陣體制雷達(dá)應(yīng)用于地外天體著陸測(cè)量。與此前的載人航天工程任務(wù)不同，火星和地球之間距離漫長(zhǎng)，通信存在十幾分鐘的時(shí)延，在地球上無(wú)法控制著陸過(guò)程，必須讓著陸巡視器自主完成這‘黑色九分鐘’的旅程，對(duì)敏感器提出的要求極為苛刻。

“科技創(chuàng)新這條路，一定會(huì)有坎坷，但必須要堅(jiān)持走?！睂O武說(shuō)。據(jù)了解，在研制初期，相控陣敏感器團(tuán)隊(duì)就瞄準(zhǔn)國(guó)際領(lǐng)先的目標(biāo)，制定距離和速度的測(cè)量精度要求。這是一次新體制在新環(huán)境下的新應(yīng)用，孫武帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)“從零”開始技術(shù)攻堅(jiān)。2016年項(xiàng)目成立，相控陣敏感器團(tuán)隊(duì)當(dāng)即組建了總體、調(diào)度、組合、工藝、結(jié)構(gòu)、可靠性、物資、質(zhì)量等突擊分隊(duì)，聚焦關(guān)鍵技術(shù)突破，協(xié)同集智攻關(guān)，從縱向和橫向覆蓋產(chǎn)品的各個(gè)研制環(huán)節(jié)，完成了多輪產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研制，通過(guò)了直升機(jī)掛飛試驗(yàn)、外場(chǎng)揚(yáng)塵試驗(yàn)、懸停點(diǎn)火試驗(yàn)等十余項(xiàng)試驗(yàn)的驗(yàn)證，最終圓滿完成研制任務(wù)。

“立項(xiàng)時(shí)間晚，產(chǎn)品技術(shù)新。”他們用汗水和拼搏，贏得了火星探測(cè)工程總師的高度評(píng)價(jià)。

“自主創(chuàng)新是我們攀登世界科技高峰的必由之路?！睂O武說(shuō)，在探索宇宙未知的征途上，創(chuàng)新已經(jīng)成為中國(guó)航天人代代相傳的基因，也是不斷取得成功的法寶。

“祝融號(hào)”著陸點(diǎn)。國(guó)家航天局張高翔攝

“專車”深情送“助攻”

火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”包括環(huán)繞器和著陸巡視器兩部分?；鹦侵懭蝿?wù)的實(shí)現(xiàn)，離不開環(huán)繞器——這一最安全的星際“專車”的輔助。

在著陸過(guò)程中，環(huán)繞器首先需要準(zhǔn)確釋放著陸器。這個(gè)分離前后的控制需要大約7個(gè)小時(shí)，環(huán)繞器需要按順序自主、準(zhǔn)確、可靠地完成軌道降低發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和關(guān)機(jī)、兩器分離姿態(tài)建立、兩器分離后軌道升高發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和關(guān)機(jī)等一系列動(dòng)作。

“稍有不慎，探測(cè)器就可能被火星引力拉向火星表面，而由于通訊時(shí)延的存在，我們并沒(méi)有辦法實(shí)時(shí)獲知探測(cè)器的狀態(tài)并對(duì)異常情況進(jìn)行干預(yù)?！焙教炜萍技瘓F(tuán)八院環(huán)繞器副總設(shè)計(jì)師朱慶華說(shuō)道，“可以說(shuō)，器器分離的過(guò)程是我們控制算法精度、產(chǎn)品工作可靠性、故障預(yù)案周密性等最充分的考驗(yàn)?！?/p>

對(duì)此，方案設(shè)計(jì)師王衛(wèi)華打了個(gè)比方：“這就好比在室外，距離標(biāo)準(zhǔn)籃筐980米進(jìn)行投籃，還必須事先考慮到投籃的角度、時(shí)機(jī)、投球力度，以及籃球自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、風(fēng)速和風(fēng)向外部環(huán)境等種種因素的影響。”

為了應(yīng)對(duì)如此復(fù)雜的狀況，設(shè)計(jì)師們做了不同情況下的預(yù)案和對(duì)策。假如環(huán)繞器通過(guò)自身的敏感器發(fā)現(xiàn)沒(méi)有完成既定的動(dòng)作時(shí)，會(huì)自主帶著著陸器迅速進(jìn)行軌道抬升以避免撞向火星，并在合適的時(shí)機(jī)再次選擇執(zhí)行兩器分離的一系列動(dòng)作。

值得一提的是，“卸貨”后的環(huán)繞器，也并非想象中的“一身輕松”。此刻，它需要迅速肩負(fù)起對(duì)火星表面進(jìn)行遙感探測(cè)的任務(wù)，同時(shí)選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)來(lái)將巡視器的數(shù)據(jù)“中繼”傳向地球。

此時(shí)，環(huán)繞器需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)巡視器、地球、太陽(yáng)3個(gè)目標(biāo)的高精度同步指向控制。毫不夸張地說(shuō)，在距離地球2.93億公里的軌道上準(zhǔn)確指向地球，相當(dāng)于要在2米開外瞄準(zhǔn)繡花針孔，而且要在環(huán)繞器自身還在不斷的飛行運(yùn)動(dòng)情況下，時(shí)刻保持住瞄準(zhǔn)狀態(tài)，難度可想而知。

“絕對(duì)可以稱得上是‘八面玲瓏’了!”GNC系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師聶欽博笑著說(shuō)道。