在中國航天史上寫下“人類首次”字樣——記嫦娥四號探測器研發團隊

 2020年11月24日，嫦娥五號月球探測器成功發射。遙遠的月球之上，嫦娥四號探測器即將迎來新的伙伴。

2020年6月，嫦娥四號任務團隊的優秀代表，榮獲國際宇航聯合會2020“世界航天獎”，這是該獎項設立70年來首次授予中國航天科學家。嫦娥四號任務團隊還被美國航天基金會授予2020年度航天唯一金獎，被國際月球村協會授予自成立以來的首個優秀探月任務獎，被英國皇家航空學會授予2019年度全球唯一的團隊金獎……

中國航天碩果累累、人才輩出，為什么嫦娥四號任務團隊能頻獲殊榮？

2019年2月，習近平總書記在會見探月工程嫦娥四號任務參研參試人員代表時指出，這次嫦娥四號任務，堅持自主創新、協同創新、開放創新，實現人類航天器首次在月球背面巡視探測，率先在月背刻上了中國足跡，是探索建立新型舉國體制的又一生動實踐。

“我國探月工程，不斷寫下中國人探索浩瀚宇宙的嶄新篇章。但從嫦娥四號起，中國航天的歷史才開始不斷出現‘人類首次’字樣。”嫦娥四號探測器副總設計師賈陽說。嫦娥四號任務圓滿成功，標志著中國科學家真正開始為人類和平利用太空貢獻更多中國智慧、中國方案、中國力量。

嫦娥四號團隊科研人員在測試現場工作。資料圖片

承擔更具挑戰的任務

2020年11月22日，嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”巡視器（也稱“月球車”）完成第24月晝工作，進入月夜休眠。目前，嫦娥四號已創造多個世界第一，是在月表工作時間最長的月球車。

“2013年，嫦娥三號實現首次月球軟著陸后，中國國家航天局認為作為備份星的嫦娥四號應承擔更具挑戰的任務。”嫦娥四號“鵲橋”中繼星總設計師張立華介紹，“去月球背面比去正面風險增大了很多，不僅要解決中繼通信的難題，還要面對起伏多變的崎嶇地形。”

由于月球的自轉周期和公轉周期相同。自古以來，人類都只能看到月球的“正臉”，雖然國內外繞月探測器已經得到了月球背面的影像，卻從來沒有探測器能夠著陸于月球的背面開展探測。

為了應對嫦娥四號任務帶來的種種挑戰，曾擔任我國首臺月球車“玉兔號”設計師的賈陽和同事們對“玉兔二號”巡視器進行了多項改進創新，希望它更自主、更健壯、更可靠，可以在月球上走得更遠。

嫦娥四號團隊科研人員在飛控工作現場。資料圖片

“著陸器在月球上降落后，‘玉兔二號’要從著陸器上行駛下去。進行試驗的時候，需要考慮的因素就比較多了，比如說著陸器降落的地方很可能不是平的，最大能傾斜到多少度呢？如果是張家界那樣的地形呢？車在往下邊走的時候，是順著兩個梯子，這兩個梯子一定是平行的嗎？如果梯子之間形成異面角度，角度最大又能有多少？”賈陽說，“團隊成員做了幾千種可能情況分析，窮盡了各種極端情況，對最后算出的可能情況又增加難度做了實驗，月球車也能成功行駛，這樣我們心里才踏實了。”

2019年1月3日，嫦娥四號成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑的預選著陸區。這片永遠背向地球的亙古荒原，在寂寞了數十億年后，終于迎來第一個翩翩降臨的地球訪客。

“嫦娥四號任務實現了多項創新，填補系列國際國內空白，充分體現了中國航天人敢下先手棋、善打主動仗的精神。”張立華說。

率先在月背刻上中國足跡

嫦娥四號探測器由著陸器與“玉兔二號”巡視器組成。嫦娥四號成為人類首次在月球背面軟著陸的探測器，“鵲橋”中繼星發揮了關鍵作用——為地面與嫦娥四號探測器搭建起通信橋梁。

嫦娥四號探測器試驗隊成員在動員會上宣誓。資料圖片

為什么一定要有一個中繼星呢？

原來，嫦娥四號探測器著陸在月球背面后，會被月球所遮擋，地球和探測器無法進行通信。“‘鵲橋’雖然不是嫦娥四號任務的主角，卻是重要的組成部分，也是全新研制的，其使命就是為月球背面的著陸器和巡視器提供中繼通信服務。”張立華說，“‘鵲橋’中繼星個頭不大，整星重量只有400多公斤，但它要一端連著遠到8萬公里的探測器，另一端連著40多萬公里外的地球，架起一座橫跨地月的信息‘橋梁’。”

“由于通信距離太遠，通信天線口徑要盡量大。”張立華說，如果在地面上，這很容易實現，但由于火箭空間限制，上星的天線要面臨很多難題。

最后，中繼星研發團隊選擇了傘狀天線的新方案。“這樣發射時天線可以收攏到最小，入軌后再展開，但這樣的天線加工裝配過程非常復雜。”張立華介紹，天線上有幾千個繩系控制點，為確保展開后符合型面精度要求，必須一個一個點通過手工調整到位。

“傘天線研制和衛星測試的工作強度和壓力巨大，時間上又不能松動，團隊的科研人員經常連續幾個月加班加點，最緊張時連軸轉，沒有周末和節假日。”張立華說。

“嫦娥四號任務，我們能夠完成人家沒有做過的全新的任務，依靠的是航天事業多年的積累和不斷地創新，從跟跑、并跑到在一些任務上實現領跑。”張立華說。

“鵲橋”于2018年5月21日從西昌衛星發射中心升空。張立華說，研制團隊從2015年年底接到任務，在短短30個月內按期實現了發射，大家真的是靠著一股精神，憋著一口氣，才最終堅持下來。

“新時代是奮斗者的時代。”張立華說，“中國航天的每一個大膽設想、每一次成功實施，都是航天人拼搏與奮斗精神的充分展示。”

一步一個腳印，一棒接著一棒

“航天器的特性就是一旦投入使用，我們沒有辦法修復它。壞了，我們就沒有辦法了，所以零缺陷在航天行業文化中是很重要的。”嫦娥四號著陸器測控數傳分系統主任設計師劉適說。

“航天科研團隊是有精神傳承的，以老帶新、積淀傳承的傳統一直在團隊中延續。嫦娥四號研發過程，也是一個航天人才培養的過程。”劉適說，“任務緊張的時候，甭管多晚開辦公會，哪怕是凌晨1點，像嫦娥四號探測器系統總設計師孫澤洲等領導，他們都不會缺席。在總結過程中，他們要聽一聽今天碰到什么情況，有時測得很不順利，他們還給大家鼓鼓勁兒，然后提一些建議。”

有一天晚上，因為測試中發現干擾很強，科研人員一直測不到真正想要的一個結果。“當時時間又很緊張，最后商量說在測試場地周圍加一些特殊板材，需要臨時去從別的測試場搬過來。”劉適說，“團隊里也不分誰是總師、誰是測試人員，大家都一起去，確保測試進度不受阻。”

嫦娥四號探測器落月成功后，嫦娥四號著陸器總體主任設計師李飛說：“大家都非常激動，很多同志都哭了。”

其實，嫦娥四號成功發射后，李飛就搭上最早一班飛機，從西昌回到北京航天飛行控制中心駐守監控。在此之前，他已在西昌發射場鏖戰了3個月。“我們在發射場連續奮戰92天，為確保在發射場零質量問題，不留一絲隱患上天，研制團隊每天下班前都要周密策劃第二天的工作，并且認真總結當天的工作，幾乎每天晚上都差不多10點才能下班。”李飛說，“整個團隊是以短跑速度進行長跑，沒有使命感是堅持不下來的。”

太空探索永無止境，嫦娥五號已開啟中國航天新的征程。“探月人將不負韶華，努力奔跑，讓夢想在宇宙發出燦爛的光芒。”賈陽說，“我們要心懷夢想、奮勇拼搏，一步一個腳印，一棒接著一棒，在奮力奔跑和接續奮斗中成就夢想。”

鏈接 

嫦娥四號創造了多少個世界第一？

◎第一次實現人類探測器月球背面軟著陸和巡視探測。

◎第一次利用運行在地月拉格朗日L2點的中繼通信衛星，實現月球背面與地球的連續可靠中繼通信。

◎第一次在月球背面開展月球表面科學探測和低頻射電天文觀測，填補世界月球科學探測領域多項空白。