在中国航天史上写下“人类首次”字样——记嫦娥四号探测器研发团

　　2020年11月24日，嫦娥五号月球探测器成功发射。遥远的月球之上，嫦娥四号探测器即将迎来新的伙伴。

　　2020年6月，嫦娥四号任务团队的优秀代表，荣获国际宇航联合会2020“世界航天奖”，这是该奖项设立70年来首次授予中国航天科学家。嫦娥四号任务团队还被美国航天基金会授予2020年度航天唯一金奖，被国际月球村协会授予自成立以来的首个优秀探月任务奖，被英国皇家航空学会授予2019年度全球唯一的团队金奖……

　　2019年2月，习在会见探月工程嫦娥四号任务参研参试人员代表时指出，这次嫦娥四号任务，坚持自主创新、协同创新、开放创新，实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹，是探索建立新型制的又一生动实践。

　　“我国探月工程，不断写下中国人探索浩瀚宇宙的崭新篇章。但从嫦娥四号起，中国航天的历史才开始不断出现‘人类首次’字样。”嫦娥四号探测器副总设计师贾阳说。嫦娥四号任务圆满成功，标志着中国科学家真正开始为人类和平利用太空贡献更多中国智慧、中国方案、中国力量。

　　2020年11月22日，嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”巡视器（也称“月球车”）完成第24月昼工作，进入月夜休眠。目前，嫦娥四号已创造多个世界第一，是在月表工作时间最长的月球车。

　　“2013年，嫦娥三号实现首次月球软着陆后，中国国家航天局认为作为备份星的嫦娥四号应承担更具挑战的任务。”嫦娥四号“鹊桥”中继星总设计师张立华介绍，“去月球背面比去正面风险增大了很多，不仅要解决中继通信的难题，还要面对起伏多变的崎岖地形。”

　　由于月球的自转周期和公转周期相同。自古以来，人类都只能看到月球的“正脸”，虽然国内外绕月探测器已经得到了月球背面的影像，却从来没有探测器能够着陆于月球的背面开展探测。

　　为了应对嫦娥四号任务带来的种种挑战，曾担任我国首台月球车“玉兔号”设计师的贾阳和同事们对“玉兔二号”巡视器进行了多项改进创新，希望它更自主、更健壮、更可靠，可以在月球上走得更远。

　　“着陆器在月球上降落后，‘玉兔二号’要从着陆器上行驶下去。进行试验的时候，需要考虑的因素就比较多了，比如说着陆器降落的地方很可能不是平的，最大能倾斜到多少度呢？如果是张家界那样的地形呢？车在往下边走的时候，是顺着两个梯子，这两个梯子一定是平行的吗？如果梯子之间形成异面角度，角度最大又能有多少？”贾阳说，“团队成员做了几千种可能情况分析，穷尽了各种极端情况，对最后算出的可能情况又增加难度做了实验，月球车也能成功行驶，这样我们心里才踏实了。”

　　2019年1月3日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区。这片永远背向地球的亘古荒原，在寂寞了数十亿年后，终于迎来第一个翩翩降临的地球访客。

　　“嫦娥四号任务实现了多项创新，填补系列国际国内空白，充分体现了中国航天人敢下先手棋、善打主动仗的精神。”张立华说。

　　嫦娥四号探测器由着陆器与“玉兔二号”巡视器组成。嫦娥四号成为人类首次在月球背面软着陆的探测器，“鹊桥”中继星发挥了关键作用——为地面与嫦娥四号探测器搭建起通信桥梁。

　　原来，嫦娥四号探测器着陆在月球背面后，会被月球所遮挡，地球和探测器无法进行通信。“‘鹊桥’虽然不是嫦娥四号任务的主角，却是重要的组成部分，也是全新研制的，其使命就是为月球背面的着陆器和巡视器提供中继通信服务。”张立华说，“‘鹊桥’中继星个头不大，整星重量只有400多公斤，但它要一端连着远到8万公里的探测器，另一端连着40多万公里外的地球，架起一座横跨地月的信息‘桥梁’。”

　　“由于通信距离太远，通信天线口径要尽量大。”张立华说，如果在地面上，这很容易实现，但由于火箭空间限制，上星的天线要面临很多难题。

　　最后，中继星研发团队选择了伞状天线的新方案。“这样发射时天线可以收拢到最小，入轨后再展开，但这样的天线加工装配过程非常复杂。”张立华介绍，天线上有几千个绳系控制点，为确保展开后符合型面精度要求，必须一个一个点通过手工调整到位。

　　“伞天线研制和卫星测试的工作强度和压力巨大，时间上又不能松动，团队的科研人员经常连续几个月加班加点，最紧张时连轴转，没有周末和节假日。”张立华说。

　　“嫦娥四号任务，我们能够完成人家没有做过的全新的任务，依靠的是航天事业多年的积累和不断地创新，从跟跑、并跑到在一些任务上实现领跑。”张立华说。

　　“鹊桥”于2018年5月21日从西昌卫星发射中心升空。张立华说，研制团队从2015年年底接到任务，在短短30个月内按期实现了发射，大家真的是靠着一股精神，憋着一口气，才最终坚持下来。

　　“新时代是奋斗者的时代。”张立华说，“中国航天的每一个大胆设想、每一次成功实施，都是航天人拼搏与奋斗精神的充分展示。”

　　“航天器的特性就是一旦投入使用，我们没有办法修复它。坏了，我们就没有办法了，所以零缺陷在航天行业文化中是很重要的。”嫦娥四号着陆器测控数传分系统主任设计师刘适说。

　　“航天科研团队是有精神传承的，以老带新、积淀传承的传统一直在团队中延续。嫦娥四号研发过程，也是一个航天人才培养的过程。”刘适说，“任务紧张的时候，甭管多晚开办公会，哪怕是凌晨1点，像嫦娥四号探测器系统总设计师孙泽洲等领导，他们都不会缺席。在总结过程中，他们要听一听今天碰到什么情况，有时测得很不顺利，他们还给大家鼓鼓劲儿，然后提一些建议。”

　　有一天晚上，因为测试中发现干扰很强，科研人员一直测不到真正想要的一个结果。“当时时间又很紧张，最后商量说在测试场地周围加一些特殊板材，需要临时去从别的测试场搬过来。”刘适说，“团队里也不分谁是总师、谁是测试人员，大家都一起去，确保测试进度不受阻。”

　　嫦娥四号探测器落月成功后，嫦娥四号着陆器总体主任设计师李飞说：“大家都非常激动，很多同志都哭了。”

　　其实，嫦娥四号成功发射后，李飞就搭上最早一班飞机，从西昌回到北京航天飞行控制中心驻守监控。在此之前，他已在西昌发射场鏖战了3个月。“我们在发射场连续奋战92天，为确保在发射场零质量问题，不留一丝隐患上天，研制团队每天下班前都要周密策划第二天的工作，并且认真总结当天的工作，几乎每天晚上都差不多10点才能下班。”李飞说，“整个团队是以短跑速度进行长跑，没有使命感是坚持不下来的。”

　　太空探索永无止境，嫦娥五号已开启中国航天新的征程。“探月人将不负韶华，努力奔跑，让梦想在宇宙发出灿烂的光芒。”贾阳说，“我们要心怀梦想、奋勇拼搏，一步一个脚印，一棒接着一棒，在奋力奔跑和接续奋斗中成就梦想。”

　　◎第一次利用运行在地月拉格朗日L2点的中继通信卫星，实现月球背面与地球的连续可靠中继通信。

　　◎第一次在月球背面开展月球表面科学探测和低频射电天文观测，填补世界月球科学探测领域多项空白。（本报记者 罗旭）