为了 “嫦娥五号” 月球采样成功, 北华大学航天科研团队十年磨一剑—— —

他们造起一座“广寒宫”

作者:李东晴,苗靖     编辑:宋昌梅,孔令祎,王秋实     版面:第03版:第03版      发布时间:2020-12-25 00:00:00      浏览:767350      字数:2960      所在版面图

团队主要成员

(本文照片由李建永提供)执行 “伴飞” 任务




  12月17日凌晨,“嫦娥五号”探测器携带月球样品,采用半弹道跳跃方式再入返回,在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。在得知“嫦娥五号”安全返回的消息后,北华大学“嫦娥五号”航天科研项目负责人、机械工程学院副院长李建永在朋友圈作了一首打油诗,将这个好消息第一时间分享给身边的师生:为助嫦娥登月还,北华团队筑广寒。广寒宫冷且深邃,地面筑建难又难。月球质小引力低,嫦娥起舞易倾翻。嫦娥落月多姿态,飞天之前虑周全。反演月貌深挖土,振实筑型先烘干。月宫冷热超极限,极端试验覆盖全。为保嫦娥采样准,必须快速反演完。工期紧张技术难,层层审核把关严。历尽艰辛终有报,十年拼搏今梦圆。天外带回三寸土,华夏儿女展笑颜。今日嫦娥舒广袖,明朝夸父追日还!
  回顾团队十年来的努力和付出,李建永只是长舒了一口气。欣喜之外,更多的是如释重负。
  建“宫”路漫漫,从头起步历经23天,“嫦娥五号”攻克了地月转移、近月制动、环月飞行、月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等多个难题,成功带回月球“土特产”———月壤。
  探月过程错综复杂,北华团队承担了“嫦娥五号”的前期实验工作和实地取样前的数据支持。
  由于地球的环境与月球并不相同,这就需要北华团队在地面上为“嫦娥五号”设计并且建造一个与月球环境一致的空间———“广寒宫”。这是一个长宽各为4米的立体空间,模拟了月球表层及深层外貌、重力场、真空场、温度场、探测器着陆姿态等。它的作用是在“嫦娥五号”发射之前,为其提供实验平台。航天五院依托此实验平台,6年以来进行了近500次模拟采样实验,没有出现过任何差错。并且,在“嫦娥五号”正式着陆月球表面后,为地面下一步遥控指挥“嫦娥五号”提供地面反演测算平台,即在地球上实体模拟出“嫦娥五号”此刻所在位置的空间环境,从而确定“嫦娥五号”如何在此位置进行取样。所以,在“嫦娥奔月”的过程中,李建永团队的工作非常重要。
  当团队接到这个任务时,他们既紧张又兴奋,因为对于他们而言,这既是机遇也是挑战。“嫦娥五号”,不仅仅是科技的突破,更是中华儿女探索宇宙的希望。搭建好“广寒宫”,成了“嫦娥奔月”的重中之重。
  目标锁定,有路就有途径自2009年3月至今,李建永团队配合哈尔滨工业大学空间宇航中心科研团队工作,先后参与了国家探月工程二期和三期的相关课题研究,开展了系列地面测试试验设备的论证和研制工作。11年间,他们完成了探月工程相关课题20余项。
  因为有了前期技术和经验的积累,北华大学的实力与坚持逐渐被人发现。在哈尔滨工业大学姜生元教授的推荐下,参与“嫦娥五号”科研工作的机会就落到了这支被誉为“拼命三郎”的团队手里。
  2011年1月,接到了科研任务的李建永就带领这一支共30多名成员的团队开始了北华大学的航天之旅。
  校门口的保安说:“这些年,李院长每天都得在晚上10点之后离开学校。”
  李建永自始至终带领着这支团队。一开始,他们就遇到了航天背景不熟悉、技术方案、技术实力被怀疑、多家竞争、工期紧张、团队人员变更等一系列问题。为了更好地完成科研工作,李建永带领团队花费了半年多时间深入且详细地了解了航天背景及各种数据,做好了充足的前期准备工作。
  研保设备的技术及可靠性指标与上天器件的要求是一致的。为了拿出最合适、最准确的方案,团队成员反复试验,仔细推敲每一步,不放过每一个细节,论证报告和分析报告几乎占满了整个房间。对于每一个方案,团队都经过反复讨论,最终得出最合理的解决方案。
  团队不仅要面对技术上的挑战,同时还要与其他“选手”同台竞技。强大的对手,给团队带来无限压力的同时,也激发出了大家迎难而上的勇气和斗志。他们在乎的不是与对手间的较量,而是向行业最顶尖的技术发出挑战。
  工期紧、任务重。为了高效地完成任务,李建永曾经3天4夜奔波于北京和吉林两地,中途没有回过家,而常年待在实验室的他也因此患上了心脏病和腰间盘突出。团队里的罗春阳老师因为长时间的劳碌和强大的工作压力,得了脑出血。团队在室外实验时,环境恶劣,条件艰苦,一条腿上被蚊虫叮咬的伤口足足有50多个,为了不耽误工作,队员们就用胶带把露在外面的皮肤缠了起来。条件恶劣,但他们对于科研的热情从未泯灭。
  “走着走着,花就开了”“走着走着,花就开了”,这是属于北华人的情怀。李建永团队是这样说的,更是这样做的。
  由于团队缺少航天工作方面的经验与技术,在工作前期,提交的方案时常被质疑和否定。李建永勉励大家:“不被信任是很正常的,我们要平和心态,不能把自己看低,我们要高水平、高要求地完成每一项任务。”勤能补拙,向行业最顶端挑战才是李建永科研团队想取得的最终目标。从2011年开始,成员们就放弃了自己的所有假期,住在实验室成了家常便饭。当找不到问题所在无从下手的时候,他们沉下心,不逃避,不慌乱,从疲惫和煎熬的状态中走出来,通过大量的实验数据来弥补经验上的不足。
  调整好心态后,所有的科研工作全部走上正轨。李建永科研团队辅助哈尔滨工业大学邓宗全院士团队完成了部分预研方案的试验工作,并且帮助哈尔滨工业大学顺利拿下2个釆样子课题。随后在哈尔滨工业大学团队的指导下开展了探测器钻取采样和表取采样天地一致性地面测试设备的设计研制工作,完成了探测器着陆姿态模拟调整装备、钻采及表采装置的低重力模拟装备、钻采月壤及表采月壤制备装备等近20套设备的设计和制作工作,为“嫦娥五号”月面采样提供各种试验保障。
  最终,团队克服了种种困难,按时保质地完成了各项任务,创造性地提出了少电机探测器空间姿态模拟调控方案,并且获取了凸轮廓线法避让展开机构低重力场构造装备等10余项专利发明。北华大学李建永科研团队所做的贡献,受到了航天五院及邓宗全院士的高度肯定。
  打铁还需自硬。北华大学科研团队在与哈工大、航天五院、北京卫星制造厂和北京理工大学协同攻关过程中发挥出本身工程底蕴雄厚、技术攻关能力强和创新实践人才技术雄厚的优势,在体系内获得了普遍认可,并逐渐形成了自身特色。
  沐浴阳光,我为你迸发彩虹“嫦娥五号”于11月24日凌晨4:30在文昌发射基地顺利升空,于12月1日23:30成功着陆月球开始采样工作。北华大学航天科研团队也受邀到文昌发射现场进行观摩,12月1日进驻航天五院月球楼采样封装地面指挥中心执行“伴飞”任务,为月貌重构和釆样方案的确定提供最后的技术保障。
  这支团队有骨干教师12名,依托省级大学生创新实践基地,每年参与航天项目的学生有30名左右,累计有200多名学生参与航天课题的研究,他们被称为科研助理。因为参与航天项目,机械工程学院有20多名科研助理考取哈工大、国科大、太原理工等学校的硕士研究生。
  每年毕业季,哈工大、北京控制工程研究所(502所)等单位都会向这些科研助理发出诚挚邀请,聘请他们前去担任项目工程师,目前已有10名科研助理在哈工大、哈工大深圳研究院、502所等部门担任项目工程师,继续研究航天类课题。
  参与航天科研工作10年以来,团队所有成员每日都是匆匆忙忙顶着巨大压力完成一项项任务,在12月1日完成“伴飞”任务工作后,成员们才露出欣慰的笑容。
  直到“嫦娥五号”顺利取样,团队所有成员的心才最终落地。他们用严谨的态度、不言放弃的决心、夜以继日的坚持、无以替代的热爱,为“嫦娥奔月”做出了自己的贡献。有“月”相伴,他们也成为了航天五院所有科研团队中最亮的那颗“星”。