嫦娥四號翩落月，從此廣寒不再寒。

沉寂了幾十億年的月球背面，終于迎來(lái)第一位地球訪(fǎng)客——嫦娥四號。1月3日，嫦娥四號在飛越38萬(wàn)公里，跋涉近1個(gè)月后，成功踏足月球背面。

在這臺人類(lèi)史上里程碑式的大戲幕后，無(wú)數中國航空航天與科技工作者付出了畢生的努力與熱血，其中就有一支不可或缺的寧波力量。

奔月

50多年，他只干了這一件事

2018年12月8日凌晨2時(shí)，“月亮城”四川西昌。搭載著(zhù)嫦娥四號探測器的長(cháng)征三號乙遙三十火箭點(diǎn)火升空，開(kāi)啟了人類(lèi)首次月球背面軟著(zhù)陸探測之旅。

火箭升空19分鐘后，器箭成功分離，嫦娥四號成功進(jìn)入近地點(diǎn)約200公里、遠地點(diǎn)約42萬(wàn)公里的地月轉移軌道。相比發(fā)射嫦娥三號時(shí)，這次火箭設計入軌精度提高了30%以上。

2000多公里之外的北京，余夢(mèng)倫院士第一時(shí)間收到了捷報，懸著(zhù)的一顆心終于放下。

據了解，護航嫦娥四號奔月的火箭——長(cháng)征三號乙遙三十，是由中國運載火箭技術(shù)研究院總研制的。而承擔運載火箭彈道設計的班組正是由甬籍中科院院士、中國航天事業(yè)奠基人之一余夢(mèng)倫領(lǐng)銜的“余夢(mèng)倫班組”。

“火箭發(fā)射不能保證百分之百成功，火箭發(fā)射時(shí)面臨劇烈的振動(dòng)力學(xué)環(huán)境，雖然近十年來(lái)，火箭發(fā)射成功率迅速提升，可風(fēng)險還是有的。”余院士說(shuō)。

運載火箭的彈道設計是火箭核心參數的基因和靈魂，由于精度要求高和計算量大，彈道設計被稱(chēng)之為火箭發(fā)射設計中“總體中的總體”。余夢(mèng)倫，是這個(gè)班組的第五任班組長(cháng)，此后被授予“終身名譽(yù)班組長(cháng)”。

1960年，從北京大學(xué)數學(xué)系畢業(yè)的余夢(mèng)倫，走進(jìn)剛剛組建的國防部第五研究院，加入了最基層的班組彈道組，參與了************顆火箭的彈道設計工作。此后50多年間，他就干了一件事——給導彈和火箭設計“******飛行路線(xiàn)”。

從東風(fēng)一號、東風(fēng)二號，到長(cháng)征一號、長(cháng)征二號，到神舟一號、神舟二號，再到后來(lái)的“嫦娥”奔月、“神九”“天宮”太空牽手……余夢(mèng)倫和他的班組為中國進(jìn)入太空的每一步，設計出了最美麗的飛行軌跡。

探月

為嫦娥擦亮眼睛

“嫦娥四號”降落相機所使用的“眼睛”，則是由浙江大學(xué)研發(fā)，寧波上市公司永新光學(xué)生產(chǎn)的。

據永新光學(xué)方面介紹，由于太空環(huán)境特殊，充滿(mǎn)輻射，“嫦娥四號”降落相機的鏡片材料極為特殊，是防輻射玻璃。它的鏡筒，則由鈦合金制作。這保證了在太空極端環(huán)境下，“眼睛”的高清晰成像質(zhì)量。

另外，因為在地面組裝的鏡頭內部會(huì )有空氣，進(jìn)入到太空的真空環(huán)境中，鏡頭里面的空氣會(huì )和外部環(huán)境形成壓差造成變形，導致像質(zhì)下降，甚至破壞。為此，鏡頭上專(zhuān)門(mén)設計了透氣孔，使鏡頭的內外部環(huán)境達到平衡。

為了確保高質(zhì)量成像，永新光學(xué)的制造團隊對每道工序都經(jīng)過(guò)了不計其數的試驗。

“必須要做到極致。如果其中一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題，就會(huì )導致整個(gè)鏡頭‘罷工’，為了確保萬(wàn)無(wú)一失，要應用先進(jìn)技術(shù)讓衛星光學(xué)鏡頭集防輻射、防震、抗溫度劇烈變化、防塵等功能于一身。”永新光學(xué)總經(jīng)理毛磊介紹說(shuō)，為了這只“眼睛”，他們曾經(jīng)用了5年，做了100多只鏡頭，記錄下了每個(gè)零件、每道工序的詳細數據，最后積累下了上萬(wàn)套的資料和數據。

其實(shí)，這不是永新光學(xué)第一次制造探月“眼睛”。

早在2010年“嫦娥二號”發(fā)射時(shí)，永新光學(xué)與浙江大學(xué)一起研制的3臺監視相機和一臺降落相機的鏡頭，便搭載其上。而此次“嫦娥四號”的這只“眼睛”，也曾經(jīng)應用在“嫦娥三號”上，記錄下了“嫦娥三號”在月球表面降落時(shí)驚心動(dòng)魄的6分鐘。

永新光學(xué)還參與了“鵲橋”號中繼星光學(xué)相機鏡頭的制造。該相機系統也是“鵲橋”號中繼星上唯一的相機系統。“鵲橋”號中繼星為“嫦娥四號”的著(zhù)陸器和月球車(chē)提供地月中繼通信支持。

此外，王建宇團隊還為首次到達月球背面的月球車(chē)裝上了“紅外眼”——紅外成像光譜儀。月球車(chē)走到哪里，這雙“眼睛”就看向哪一片月面。通過(guò)獲取精細光譜信息，這臺儀器可以幫助科學(xué)家識別月壤及月面巖石的成分。王建宇介紹，嫦娥四號紅外成像光譜儀不僅集成最新遙感技術(shù)，還成功實(shí)現輕小型化，重量不到6千克，綜合性能優(yōu)于歐美同類(lèi)產(chǎn)品。

登月

“我們是睜著(zhù)眼睛下去的”

2019年1月3日，嫦娥四號探測器來(lái)到了月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門(mén)撞擊坑上空，準備進(jìn)行人類(lèi)首次月球背面軟著(zhù)陸。

要完成這一壯舉，讓嫦娥四號探測器找到合適的位置、平坦的表面著(zhù)陸，則少不了嫦娥四號探測器上裝備的激光測距敏感器和激光三維成像敏感器。

負責研制這兩樣設備的是中科院上海技術(shù)物理研究所王建宇院士團隊。王建宇是浙江寧波人，本科畢業(yè)于原杭州大學(xué)物理系。

據王建宇介紹，激光測距敏感器仿佛一臺高性能“倒車(chē)雷達”。在嫦娥四號著(zhù)陸器距離月面15千米高度時(shí)，激光測距敏感器就開(kāi)始工作，每秒向月面發(fā)射兩次激光脈沖。通過(guò)測量月面回波脈沖信號與激光發(fā)射脈沖信號的時(shí)間間隔，獲得嫦娥四號著(zhù)陸器相對于月面的精確距離，測量精度0.2米之內。

“在著(zhù)陸器下降到距月面約8千米時(shí)，姿態(tài)發(fā)生調整，激光測距敏感器也將隨之切換測距方向，直到完成平穩落月。”王建宇說(shuō)，嫦娥四號激光測距敏感器的激光光源、探測器、高壓電源等核心元部件均為國產(chǎn)自研，并進(jìn)一步提高了系統的集成化、輕量化程度。

而激光三維成像敏感器則幫助嫦娥四號解決“往哪里落”的問(wèn)題。“雖然預定著(zhù)陸區艾特肯地區較為平坦，但表面仍然存在高坡、隕石坑、大石塊等諸多不確定因素，所以精確避障極為重要。”王建宇說(shuō)。

嫦娥四號到達距月面100米的懸停位置時(shí)，激光三維成像敏感器開(kāi)始工作：采集月面的三維圖像，將高于15厘米的石頭或低于15厘米的坑識別出來(lái)，確保探測器降落在安全區域。如此精細的掃描成像的工作，在短短幾秒內就完成了。

值得一提的是，我國在幾個(gè)航天大國中較早地把激光三維成像技術(shù)應用于月面著(zhù)陸，目前應用非常成熟。探月工程總設計師吳偉仁院士曾形象地說(shuō)：美國人登陸月球是閉著(zhù)眼睛下去的，我們則是睜著(zhù)眼睛下去的。

嫦娥四號的“關(guān)節”也是寧波檢測的。據兵科院寧波分院介紹，探測器上的關(guān)鍵閥體是由該院負責檢測，為“嫦娥”順利探月提供了保障。

關(guān)鍵閥體相當于探測器的“關(guān)節”，從入軌后的變軌、飛船姿態(tài)控制、避障、懸停、緩速降落的全過(guò)程，都由各種關(guān)鍵閥體協(xié)同工作下完成。

嫦娥四號上有近百個(gè)閥體，由電子束焊縫焊接，多數直接暴露在宇宙復雜的環(huán)境中，容不得一點(diǎn)細微瑕疵。這對檢測儀器精度和人員技術(shù)提出了更高要求。通過(guò)20余年的經(jīng)驗積累和自主創(chuàng )新，兵科院寧波分院理化檢測中心研發(fā)出高精度工業(yè)CT檢測技術(shù)，保證了這些關(guān)鍵零部件的質(zhì)量及可靠性。

不僅如此，此前，該團隊還先后為神舟系列、天宮一號、天宮二號、嫦娥系列等國家航天產(chǎn)品進(jìn)行了檢測。此外，國內首條自主知識產(chǎn)權的磁懸浮專(zhuān)列、杭州灣跨海大橋上的關(guān)鍵部件，也是由該團隊負責質(zhì)量把關(guān)。

作為我國最早開(kāi)展工業(yè)CT檢測應用的單位，該院還牽頭制定了該技術(shù)領(lǐng)域的國家標準、國家軍用標準，填補了國內該技術(shù)領(lǐng)域的空白。

新聞鏈接

寧波的航天力量

在整個(gè)中國航天發(fā)展進(jìn)程中，寧波籍的院士科學(xué)家與寧波“民參軍”企業(yè)一直在默默奉獻著(zhù)。

這次承擔激光測距敏感器和激光三維成像敏感器研究的負責人王建宇院士，在2016年就承擔了全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛星“墨子號”發(fā)射的總指揮。

而出生于鎮海的樂(lè )嘉陵院士，則是中國航天的空氣動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家。長(cháng)期從事超聲速氣動(dòng)地面試驗設備的研制及戰略武器、運載火箭的氣動(dòng)理論和實(shí)驗研究，取得了一系列重大研究成果。

還有余姚人、中國工程院院士俞夢(mèng)孫，是我國航空生物醫學(xué)工程的創(chuàng )始人，航空醫學(xué)與生物醫學(xué)工程專(zhuān)家。1958年，他參與研制成功我國第一臺航空醫學(xué)遙測裝置，首次對飛行于3500米高空的飛行員進(jìn)行遙測，開(kāi)創(chuàng )了我國航空生物醫學(xué)工程研究事業(yè)。

而在2016年中秋之夜，天宮二號成功發(fā)射的背后，也有我市企業(yè)的身影。在發(fā)射前為天宮二號航天員系統提供高純度氧氮混合氣體的是一臺增壓混氣氣源車(chē)。這臺車(chē)的研制任務(wù)就是由寧波星箭航天機械有限公司完成的。

此外，天宮二號空間實(shí)驗室中的控制伺服電機的核心組件所使用的磁鋼是由寧波科星材料科技有限公司所生產(chǎn)的。天宮二號到達預定軌道后，提供電力的太陽(yáng)能電池帆板會(huì )打開(kāi)，這個(gè)動(dòng)作正是由電機控制進(jìn)行的。

 記者 樂(lè )驍立 王婧