所有的一切都是利用中國自己的技術(shù)、自己的產(chǎn)品、自己的設(shè)計(jì)、自己的條件完成的。“嫦娥一號(hào)”，完完全全的“Made in China”

　　西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，我國自行研制的長征三號(hào)甲運(yùn)載火箭于10月24日18時(shí)5分托舉著“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星順利升空。至此，中國航天一座新的里程碑式重大工程——繞月探測(cè)工程成功拉開序幕。

　　從論證到立項(xiàng)

　　2000年11月22日，中國政府首次公布了航天白皮書——《中國的航天》，明確了近期發(fā)展目標(biāo)中包括“開展以月球探測(cè)為主的深空探測(cè)的預(yù)先研究”。

　　2001年，由航天科技集團(tuán)公司高級(jí)技術(shù)顧問孫家棟院士牽頭，國防科工委組織航天科技集團(tuán)公司、中國科學(xué)院、總裝備部有關(guān)單位等，正式啟動(dòng)月球探測(cè)工程的相關(guān)論證工作。航天科技集團(tuán)公司所屬的中國空間技術(shù)研究院作為中國空間技術(shù)的主力軍，率先展開月球探測(cè)衛(wèi)星方案的論證工作。

　　誕生了東方紅一號(hào)、神舟系列飛船的中國空間技術(shù)研究院，充分利用我國應(yīng)用衛(wèi)星研制成功的經(jīng)驗(yàn)和成果，最大限度地采用經(jīng)過飛行試驗(yàn)檢驗(yàn)的衛(wèi)星平臺(tái)及相關(guān)分系統(tǒng)的硬件和軟件，通過兩年多的艱苦會(huì)戰(zhàn)，設(shè)計(jì)出結(jié)合了東方紅三號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)與中國資源衛(wèi)星特點(diǎn)，又具備多項(xiàng)新技術(shù)的“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星方案，并順利完成了奔月、探月的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

　　從1994年國家組織相關(guān)專家對(duì)開展月球探測(cè)的必要性、可行性進(jìn)行初步分析和論證，到2004年2月25日國防科工委正式宣布中國月球探測(cè)工程“嫦娥工程”正式實(shí)施，前后共有包括航天科技集團(tuán)公司專家在內(nèi)的50多名院士、150多位專家參加了探月工程的論證和實(shí)施準(zhǔn)備工作。這些前期大量的分析論證和方案設(shè)計(jì)工作，為日后三年內(nèi)如期完成探月計(jì)劃奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　2004年1月23日，溫家寶總理批準(zhǔn)繞月探測(cè)工程立項(xiàng)，我國月球探測(cè)工程全面啟動(dòng)。作為“‘繞’、‘落’、‘回’”三步走的第一步，一期工程就是研制和發(fā)射探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”。

　　“嫦娥工程”總體對(duì)“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星提出的目標(biāo)是：精確變軌、繞月飛行、有效探測(cè)、一年壽命。

　　在研制中，為實(shí)現(xiàn)多次軌道機(jī)動(dòng)和在各種復(fù)雜的環(huán)境下衛(wèi)星能夠可靠運(yùn)行，工程技術(shù)人員遵循和貫徹了一系列可靠性設(shè)計(jì)原則，采用了大量的相關(guān)技術(shù)，極大地增強(qiáng)了衛(wèi)星的可靠性。

　　首先，盡可能地簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。本著簡(jiǎn)單實(shí)用可靠的原則，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星在初樣設(shè)計(jì)中，盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置，減少硬件和軟件的數(shù)量和規(guī)模。

　　其次，堅(jiān)持了技術(shù)的繼承性和產(chǎn)品的通用化、系列化和組合化的“三化”原則，最大限度地采用了“三化”產(chǎn)品或經(jīng)過空間飛行考驗(yàn)的硬件、軟件和成熟技術(shù)。部件的選擇繼承了許多衛(wèi)星的成熟部件，并根據(jù)“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的特殊應(yīng)用做了適應(yīng)性修改和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)施了新技術(shù)必須經(jīng)過驗(yàn)證的做法。

　　第三，進(jìn)行了冗余和容錯(cuò)設(shè)計(jì)。采取充分和合理的硬件和軟件的冗余和容錯(cuò)設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　第四，進(jìn)行了耐環(huán)境的設(shè)計(jì)等。

　　實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)技術(shù)跨越

　　“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星是繞月探測(cè)衛(wèi)星工程五大系統(tǒng)的核心部分。在總設(shè)計(jì)師葉培建、副總設(shè)計(jì)師孫澤洲的帶領(lǐng)下，“嫦娥”團(tuán)隊(duì)的攻關(guān)成果來之不易。

　　國際上走在深空探測(cè)最前沿的國家，進(jìn)行月球探測(cè)的第一步往往選擇“撞”或者“掠”，就是利用撞向月球或者從月球身邊掠過的時(shí)間，對(duì)月球進(jìn)行基本的探測(cè)，在掌握了月球的一些基本數(shù)據(jù)后再進(jìn)行繞月飛行。而“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星起點(diǎn)選擇“繞”！

　　對(duì)一個(gè)距離地球38萬多公里遠(yuǎn)的從未到過的天體，如何去？怎么去？要讓“嫦娥”跨越如此遙遠(yuǎn)的距離順利奔向月球，研制人員先后攻克了衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)、大幅度提升遠(yuǎn)距離測(cè)控技術(shù)、如何克服月食影響等多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)。

　　怎樣才能選擇一條既精準(zhǔn)又合適的地—月轉(zhuǎn)移軌道，并在異常復(fù)雜的太空環(huán)境下調(diào)整、維持和優(yōu)化軌道呢？按照設(shè)計(jì)方案，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射后先在三個(gè)調(diào)相軌道運(yùn)行幾天，軌道周期分別是16、24和48小時(shí)，之后再奔月而去，并在抵達(dá)月球前“急剎車”，在繞月軌道上圍繞月球極地軌道作三次軌道調(diào)整后進(jìn)入預(yù)定工作軌道。整個(gè)飛行過程要經(jīng)歷調(diào)相軌道、地月轉(zhuǎn)移軌道、月球捕獲軌道和環(huán)月工作軌道幾個(gè)階段。

　　軌道設(shè)計(jì)方案誕生是艱苦而具有決定性的。月球探測(cè)器運(yùn)動(dòng)的全過程要涉及三體問題，即使是最簡(jiǎn)單的三體問題，歷代天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家的潛心研究至今也未找到工程上可用的分析解。有關(guān)專家找到了1960年代美國在著手“阿波羅”登月計(jì)劃時(shí)，兩位學(xué)者對(duì)地月轉(zhuǎn)軌問題所作的一篇奠基性的論文，無奈論文只給出了結(jié)果但未給出算法方面的任何信息。經(jīng)過反復(fù)的討論和無數(shù)次的計(jì)算，他們終于找到了一種數(shù)值方法原則上可以達(dá)到任意精度的有效方法，可以復(fù)現(xiàn)美國學(xué)者所獲得的結(jié)果。在此算法基礎(chǔ)之上，他們利用簡(jiǎn)化的三體運(yùn)動(dòng)的模型對(duì)于地月轉(zhuǎn)軌進(jìn)行全局性的研究，其結(jié)果對(duì)于“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的軌道設(shè)計(jì)起了決定性的作用。

　　另一個(gè)需要攻關(guān)的軌道問題是關(guān)于調(diào)相軌道的設(shè)計(jì)。在把衛(wèi)星送入地月轉(zhuǎn)移軌道時(shí)，國外常用的做法是由運(yùn)載火箭直接來完成這個(gè)任務(wù)�？紤]到擔(dān)任發(fā)射任務(wù)的長征三號(hào)甲運(yùn)載火箭和東方紅三號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)的實(shí)際情況，系統(tǒng)工程室采用了一種新的做法，火箭只把衛(wèi)星送到地球同步轉(zhuǎn)移軌道或者更高的超同步軌道，之后衛(wèi)星依靠自身的推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)一步加速達(dá)到月球附近。“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星是世界上實(shí)踐這種探月方式的第一顆衛(wèi)星。

　　從距地7萬公里到地月38萬公里的距離，衛(wèi)星各類信號(hào)面臨著嚴(yán)重衰減的問題。而現(xiàn)狀是，我國測(cè)控站只能支持略大于地球同步軌道衛(wèi)星的高度，如何大幅度地提升遠(yuǎn)距離測(cè)控技術(shù)是要解決的另一關(guān)鍵。測(cè)控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案確定過程非常艱苦，負(fù)責(zé)這一課題的人員日夜攻關(guān)，對(duì)方案一次又一次的論證、修改，最終的方案設(shè)計(jì)擁有不少獨(dú)到之處，確保了“嫦娥一號(hào)”能夠把寶貴的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠地傳回地面。其中，大角度機(jī)械掃描定向天線是首次被采用。

　　在各種方案已經(jīng)基本確定的情況下，2005年上半年，我國氣象部門預(yù)測(cè)到，“嫦娥一號(hào)”在一年的壽命期內(nèi)不可避免地需經(jīng)歷兩次月食！

　　這又是一個(gè)巨大的考驗(yàn)！月食發(fā)生時(shí)，太陽光被擋住，周圍變得異常寒冷，衛(wèi)星是依靠太陽能供電工作，如果溫度太低，衛(wèi)星上的儀器將有可能凍結(jié)，無法工作。實(shí)際上月球表面的熱環(huán)境也十分復(fù)雜，這些都將對(duì)衛(wèi)星的供電能力、熱控的維持能力，星上狀態(tài)設(shè)置的準(zhǔn)確性和最小功耗模式的穩(wěn)定性造成巨大影響。這一切意味著，在僅余的兩年時(shí)間里，必須通過各種補(bǔ)充試驗(yàn)來設(shè)法提高“嫦娥一號(hào)”的生存能力和可靠性�？萍既藛T從攻關(guān)論證入手，全面分析各種不確定性因素，改進(jìn)了相關(guān)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了專項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)衛(wèi)熱設(shè)計(jì)和數(shù)管軟件進(jìn)行了修改和完善，使衛(wèi)星能夠抵御住巨大的冷熱溫差。

　　可以奔月，可以耐受高溫嚴(yán)寒，還必須具備一顆可靠靈敏的心臟，這顆心臟就是衛(wèi)星制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GNC系統(tǒng)。其中，紫外敏感器是本次GNC系統(tǒng)的一個(gè)亮點(diǎn)，是我國首次在衛(wèi)星上使用。紫外月球敏感器是一全新的具有國際水準(zhǔn)的設(shè)備，在150°大視場(chǎng)光學(xué)設(shè)計(jì)、復(fù)雜月像處理并提取姿態(tài)信息及整機(jī)地面試驗(yàn)與驗(yàn)證等方面均有所創(chuàng)新，產(chǎn)生了若干項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。裝配了各種敏感器的GNC系統(tǒng)可以自主地指揮衛(wèi)星做出各種動(dòng)作，也可以按照地面站的指令讓衛(wèi)星在太空中也能按照人們的意圖工作。

　　“嫦娥工程”一期工程將創(chuàng)造中國航天器史上多個(gè)第一的紀(jì)錄：第一個(gè)進(jìn)入月球軌道的航天器；第一次在飛行中實(shí)現(xiàn)至少8次變軌的航天器；第一次使用紫外敏感器進(jìn)行姿態(tài)確定的航天器；第一次實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控通信的航天器等。

　　長征火箭不辱使命

　　發(fā)射“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的長征三號(hào)甲運(yùn)載火箭，由中國航天科技集團(tuán)公司所屬中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研制。

　　“長三甲”與探月工程的淵源頗深。也許人們想象不到，長三甲的研制者是最早明確提出探月設(shè)想的團(tuán)隊(duì)之一。這里面有個(gè)小故事。1993年，長征三號(hào)甲火箭正在研制，準(zhǔn)備于次年初進(jìn)行第一次飛行試驗(yàn)。此時(shí)，第一次飛行試驗(yàn)還沒有明確的有效載荷，于是火箭總設(shè)計(jì)師龍樂豪等想到是否可以用它來進(jìn)行探月的嘗試，把一個(gè)東西打到月球上去，在月球上第一次留下中國人的印記。這樣既試驗(yàn)了火箭性能，又為探月開了路，豈不一舉兩得？這個(gè)建議在內(nèi)部會(huì)議上被提了出來，然而終因缺乏可行性而沒有得到批準(zhǔn)。十多年后，長三甲火箭果真承擔(dān)起發(fā)射我國第一顆繞月探測(cè)衛(wèi)星的重任。

　　長三甲火箭從一開始研制就制定了較高的技術(shù)指標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)，研制人員在方案論證階段提出百余項(xiàng)新技術(shù)項(xiàng)目，其中重大新技術(shù)項(xiàng)目約30項(xiàng)，關(guān)鍵技術(shù)4項(xiàng)。隨著研制工作的逐步深入，又提出了一些新的課題，到1993年3月，重點(diǎn)新技術(shù)項(xiàng)目總數(shù)為41項(xiàng)。這些新技術(shù)不但代表著當(dāng)時(shí)國內(nèi)的最高水平，許多項(xiàng)目還趕上或超過了世界航天大國的技術(shù)水平。其中重大技術(shù)關(guān)鍵項(xiàng)目有4項(xiàng)，即:大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)；動(dòng)調(diào)陀螺四軸平臺(tái)技術(shù)；冷氦加溫增壓技術(shù)；低溫氫氣能源雙擺伺服機(jī)構(gòu)技術(shù)。重點(diǎn)新技術(shù)有41項(xiàng)，這些新技術(shù)為火箭整體技術(shù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了保證，同時(shí)，四大關(guān)鍵技術(shù)的確立，形成了整個(gè)火箭研制的主攻方向。經(jīng)過8年攻關(guān)，上述技術(shù)先后都被突破。

　　為了執(zhí)行“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，火箭研制人員對(duì)長征三號(hào)甲作了適應(yīng)性改進(jìn)，應(yīng)用了5項(xiàng)科技創(chuàng)新項(xiàng)目。它們分別是：長征三號(hào)甲系列火箭遠(yuǎn)距離通用測(cè)試發(fā)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)系統(tǒng)級(jí)冗余技術(shù)研究與應(yīng)用；三級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)校準(zhǔn)試車后不分解技術(shù)研究與應(yīng)用；激光慣性測(cè)量組合技術(shù)研究與應(yīng)用；可靠性增長項(xiàng)目應(yīng)用。

　　十多年來，長三甲火箭先后多次發(fā)射，次次成功，取得了100%成功。這一次，長三甲火箭再次不辱使命，圓滿完成了發(fā)射任務(wù)，準(zhǔn)確地把“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星送入了預(yù)定軌道。

　　年輕的事業(yè)，年輕的團(tuán)隊(duì)

　　“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星副總指揮龍江，34歲。

　　“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師孫澤洲，37歲。

　　“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星總體主任設(shè)計(jì)師饒煒，36歲。

　　“嫦娥一號(hào)”研制團(tuán)隊(duì)平均年齡不到30歲。這是一支那么年輕的團(tuán)隊(duì)！

　　要實(shí)現(xiàn)“精確變軌，繞月飛行，首飛成功，一年壽命”的探測(cè)工程目標(biāo)，年輕的嫦娥研制團(tuán)隊(duì)在充分利用現(xiàn)有衛(wèi)星研制成果的同時(shí)，更針對(duì)月球探測(cè)衛(wèi)星的新特點(diǎn)，集思廣益開拓進(jìn)取，短短3年多來先后攻克了軌道設(shè)計(jì)、月食問題、兩自由度數(shù)傳定向天線研制、衛(wèi)星熱設(shè)計(jì)、制導(dǎo)/導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)設(shè)計(jì)、紫外月球敏感器、數(shù)管分系統(tǒng)設(shè)計(jì)等一系列技術(shù)難題，拿下了一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。

　　按照中央“高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高效率地完成繞月探測(cè)任務(wù)”的指示，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)狠抓質(zhì)量管理。在衛(wèi)星研制的過程中，他們周密計(jì)劃、大力協(xié)同，對(duì)所有單機(jī)、分系統(tǒng)和系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)都要進(jìn)行全面復(fù)查復(fù)審、反思、質(zhì)疑，每個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行拉網(wǎng)式的、從最小單元開始的復(fù)查復(fù)審，反思存在的差距和薄弱環(huán)節(jié)。整個(gè)嫦娥研制隊(duì)伍上下一心，把每一項(xiàng)復(fù)查工作都深入到研究室工程組一級(jí)，確�！版隙鹨惶�(hào)”衛(wèi)星不帶問題出廠、不帶問題轉(zhuǎn)場(chǎng)、不帶隱患上天和在軌穩(wěn)定運(yùn)行。

　　除了繼承已有的經(jīng)驗(yàn)，完成型號(hào)質(zhì)量工作中的一系列“規(guī)定動(dòng)作”，如復(fù)核復(fù)算與復(fù)查、嚴(yán)格質(zhì)量歸零、認(rèn)真評(píng)審、關(guān)鍵件及關(guān)鍵項(xiàng)目控制等，他們還針對(duì)衛(wèi)星可能發(fā)生的意外情況，提前做好了84項(xiàng)故障預(yù)案與對(duì)策，對(duì)每個(gè)可能出現(xiàn)的故障都進(jìn)行了預(yù)先的模擬，做足了解決方案。根據(jù)“嫦娥”的飛行特點(diǎn)，飛控分系統(tǒng)在發(fā)射前進(jìn)行了大量飛控準(zhǔn)備，在地面建立了一整套地面支持系統(tǒng)。這一套1:1的地面系統(tǒng)從衛(wèi)星發(fā)射的第一秒起就能夠?qū)崟r(shí)模擬衛(wèi)星運(yùn)行情況，一旦衛(wèi)星在天上發(fā)生意外，在地面就能夠一目了然運(yùn)籌帷幄，在第一時(shí)間同步發(fā)現(xiàn)故障。

　　測(cè)控也是“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵問題，為了確保測(cè)控的安全和可靠，研制隊(duì)伍對(duì)所有要求測(cè)控的地方都進(jìn)行了對(duì)接。這個(gè)由二三十歲年輕人組成的對(duì)接試驗(yàn)隊(duì)在葉培建院士帶領(lǐng)下跋山涉水，奔赴全國各地的站點(diǎn)以及德國等地進(jìn)行測(cè)控工作。他們帶著二十多個(gè)沉重的設(shè)備箱，沿途搬運(yùn)裝卸，在一天之內(nèi)從祖國最西邊的新疆輾轉(zhuǎn)趕到魚米之鄉(xiāng)的蘇滬，無論是苦戰(zhàn)在烏市早晚二三十度溫差的南山牧場(chǎng)上，還是耐受著華東三十多攝氏度的桑拿天；無論是工作在條件較好的屏蔽間內(nèi)，還是奮戰(zhàn)在正在檢修、條件艱苦的測(cè)控船上，每當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)新的目的地時(shí)，不管有多晚，有多累，大家放下行李后的第一件事，就是把設(shè)備展開進(jìn)行檢查。

　　三年磨一劍，中國空間技術(shù)研究院“嫦娥”研制隊(duì)伍為衛(wèi)星健康奔向月宮打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也向世人展示了深空探測(cè)人才的智慧與品格。

　　與實(shí)施載人航天工程一樣，月球探測(cè)是一個(gè)國家綜合國力的體現(xiàn)，是航天技術(shù)發(fā)展水平的象征，是提升國家地位的載體，更是一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

　　中國航天科技集團(tuán)公司總經(jīng)理、繞月探測(cè)工程領(lǐng)導(dǎo)小組副組長馬興瑞說，利用“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星，我國將成為世界上第一個(gè)繪制立體月球地圖的國家。國際上已有多個(gè)版本的平面月球地圖，但立體的只有兩幅，且做得不完整�！版隙鹨惶�(hào)”衛(wèi)星將通過對(duì)月球表面進(jìn)行全月面三維立體照相，繪制出完整細(xì)致的立體月球地圖。由于目前國際上還沒有覆蓋真格月面的影像，如果我國獲取全月面三維影像，將能夠更好地了解月球表面的基本地貌、地質(zhì)構(gòu)造、演化歷史。我國要爭(zhēng)取比國外已有的此類圖像做得更完整、更精細(xì)，從而獲知為未來登陸月球提供參考數(shù)據(jù)。

　　據(jù)介紹，中國還將首次利用微波輻射來測(cè)量月壤厚度，并估算月壤中氦-3的分布和資源量。還將對(duì)月球表面的其他有用元素進(jìn)行探測(cè)，并初步編制各元素的月面分布圖。之前美國已經(jīng)做了5種有用元素的全球性分布與含量探測(cè)，“嫦娥一號(hào)”要把元素探測(cè)的范圍擴(kuò)大到14種。此外，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星將首次探測(cè)遠(yuǎn)至4萬至40萬公里間的空間環(huán)境。更難能可貴的是，在這宏大的系統(tǒng)工程中，所有的一切都是利用中國自己的技術(shù)、自己的產(chǎn)品、自己的設(shè)計(jì)、自己的條件完成的�！版隙鹨惶�(hào)”，完完全全的“Made in China”!(記者 王羽瀟)