嫦娥五号离家更近了 。12月13日9时51分 ， 嫦娥五号轨道器和返回器组合体实施第二次月地转移入射 ， 在距月面230公里处成功实施四台150牛发动机点火 ， 约22分钟后 ， 发动机正常关机 。 根据实时遥测数据监视判断 ， 轨道器和返回器组合体成功进入月地转移轨道 。
文章图片
↑嫦娥五号探测器轨控示意图 图据国家航天局
嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个器组成 ， 包含15个分系统 ， 是迄今为止我国研制的最复杂的航天器系统之一 。 而为探测器每一阶段全程暖心护航的推进系统 ， 则被称为“最复杂航天器中最复杂的推进系统” 。
这套由中国航天科技集团六院研制的推进分系统 ， 包含三套独立的子系统 ， 77台性能功能各异的大小发动机 ， 分别承担轨道修正、近月制动、月面上升等一系列繁重任务 。 既为探测器提供主要动力 ， 又为探测器提供俯仰、偏航、滚动的姿态控制力矩和轨道调整动力 。
文章图片
↑航天科技集团六院嫦娥五号探测器副总设计师洪鑫 受访者供图
近日 ， 红星新闻独家专访航天科技集团六院嫦娥五号探测器副总设计师洪鑫 。 对于推进系统三套子系统研制 ， 他提出了“统一设计、通盘考虑 ， 模式相似、单机共享”的设计思路 ， 实践证明该思路提高了设计可靠性 ， 最大限度的降低了技术风险 。
洪鑫告诉红星新闻 ， 对于探测器目前的良好表现他并不觉得意外 。 “这次总的来说 ， 无论是推进系统还是探测器 ， 表现都很完美 。 包括变轨时推力的预测都非常精准 ， 只有千分之几的误差 ， 完全按照标准流程展开 ， 跟提前做的动画效果几乎一样 。 ”
2011年3月 ， 洪鑫的孩子出生 。 2011年4月 ， 洪鑫被委任探月三期探测器副总师 。 嫦娥五号推进系统就像是他的另一个孩子 。 参与探月工程10年间 ， 在两个孩子中间 ， 洪鑫照料推进系统比照料自己孩子的时间要多很多 。
【探测器表现】
当时就觉得 ， 太顺利了！
红星新闻：作为嫦娥五号探测器副总设计师 ， 您和您的团队具体负责探测器的哪些工作？
洪鑫：嫦娥五号探测器由着陆器、上升器、轨道器、返回器组成 ， 横向划分为15个分系统 。 我们这块主要负责探测器的整个推进系统 ， 总共包含77台发动机 ， 其中有3台主发动机 ， 剩下74台都是姿控发动机 。 它们为探测器提供全程动力 。
其中 ， 轨道器上的1台3000N发动机 ， 为地月转移、月地转移中途修正、近月制动、离月加速提供推力 ， 而上升器上的另外1台3000N发动机 ， 将为月面起飞提供推力 ， 相当于月球上的1枚微缩版运载火箭 。 1台7500N变推力发动机 ， 将完成探测器着陆组合体月面软着陆的主推任务 。
文章图片
↑嫦娥五号上升器月面起飞模拟动图
红星新闻：目前您这块的任务都已经完成了吗？如何评价这次探测器推进系统的表现？
洪鑫：12月13日 ， 轨道器和返回器刚刚完成第二次月地转移入射 。 到目前为止 ， 我个人认为推进系统表现是比较完美的 ， 所有功能都运行正常 ， 而且参数很好 。 可以说推进系统总体使命基本完成 ， 还剩下几次小的轨道修正任务 ， 等到轨道器和返回器分离后 ， 我们这块的任务就算圆满完成了 。
文章图片
↑长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场 。 图源@中国探月工程
红星新闻：11月24日火箭发射成功后 ， 您当天就回到北京航天飞行控制中心 。 通过这些天对探测器的观察 ， 哪些画面给您留下了深刻印象？
洪鑫：印象最深刻还是上升器发射那一刻 。 通过现场传回的画面 ， 看到上升器从着陆器顶板上飞升起来 ， 这比我想象中好太多了 。 我们之前做的试验大部分是倾斜状态 ， 当时想的起飞可能先是摇摇晃晃然后再进入平稳状态 。 这次起飞就跟用绳子吊上去一样 ， 很平稳就上去了 。 当时就觉得 ， 哎呦 ， 太顺利了！
因为之前嫦娥三号、四号也有过月球着陆 ， 但在月球上发射我们是第一次 ， 那种感觉是不一样的 。 以前美国阿波罗起飞也有画面 ， 当时摄像机是在远处拍的 。 我们这次摄像机放在着陆器上 ， 是从底部往上拍 ， 看着发动机点火、火光亮起 ， 然后“唰”的一下很平稳地飞出去 ， 当时心情难以言状 。
【最复杂航天器中最复杂的推进系统】
月面起飞是前所未有的一个环节
红星新闻：与之前嫦娥系列相比 ， 嫦娥五号推进系统被称为我国目前最复杂航天器中最复杂的推进系统之一 ， 这个怎么理解？
洪鑫：对嫦娥五号探测器来讲 ， 月面采样、月面上升、交会对接、高速再入返回地球都属于首次 。 同样 ， 作为推进器与以前也有很多不同 ， 我们做了较大的改进 。
比如面临探测器全方位减重的挑战 。 嫦娥五号探测器重达8.2吨 ， 其中加注推进剂后的整套推进系统重量将近6吨 ， 占整个探测器重量的四分之三 。 根据当时的情况 ， 不减重探测器就飞不起来 ， 方案就不成立 ， 这就逼着我们必需在很多方面都要创新 。 减轻重量意味着要做更多的试验 ， 面临更大技术风险 。 经过两年的攻关方案才最终成立 ， 推进系统的重量指标比同类产品压缩了约十分之一以上 。
以贮箱减重为例 ， 原来用的贮箱不容易出现液体晃动 ， 为进一步减重 ， 我们采用新的贮箱重量比原来要轻 ， 同时它在晃动情况下一样能满足推进剂的供应 。 这些措施效果显著 ， 仅着陆器的4个贮箱就比最初方案减重26公斤 。
文章图片
红星新闻：据了解 ， 嫦娥五号“四器”组合体状态下的加注 ， 是我国航天器加注史上最复杂的一次 。
洪鑫：我们原来希望是单个器分别进行加注 ， 管路比较简单 ， 单器每套子系统只需要四五个接口就解决问题 。 现在整个探测器堆在一起 ， 需要同时连十七八根管子 ， 还要保证每只管子都不能外漏 ， 这个难度就大了 。 虽然加注原理是很成熟的 ， 但管路性能检测、调整改进的难度加大 ， 对保障探测器质量特性测量也带来了更多的不确定性 。
文章图片
↑受访者供图
红星新闻：这次嫦娥五号上升器从月球起飞 ， 被视为一次从月球发射航天器的无人试验 。 从月球起飞与平时有哪些不同？
洪鑫：月面起飞是前所未有的一个环节 ， 我理解的不同 ， 一是它的整个通讯导航与地面发射不一样 ， 二是起飞具体环境不同 。
就推进系统来说 ， 上升器起飞的角度和姿态具有不确定性 ， 比如有可能落在斜坡上 ， 给起飞增加困难 。 这次降落点的坡度只有两度 ， 算是非常平了 。 在研制阶段 ， 我们设计最大的坡度是25度 ， 为此配备强大的姿控发动机可以帮助很快纠偏 。
同时 ， 上升器发动机喷流不是开放环境 ， 气流受到一定的阻挡 。 发射第一秒钟发动机喷口气流状态跟标准工况是不一样的 ， 发动机要能够承受这种非正常的工作状态 。
此外 ， 月球上面还有一个高温的问题 。 受到太阳照射和月球辐射的影响 ， 发动机产品的温度环境比地球轨道要高 ， 对姿控发动机温度上限进一步提高要求 ， 原来要求发动机在60到80度下能工作 ， 现在要提高到120度也能正常工作 。 这都是新的技术难点 。
文章图片
↑嫦娥五号着陆器和上升器组合体着陆月球后的模拟图 图源@中国探月工程
红星新闻：嫦娥五号原计划在2017年发射 ， 但因长征五号运载火箭原因而推迟 。 这件事对你们产生了哪些影响？
洪鑫：对我们还是有一定影响 。 因为推迟发射 ， 对产品的可靠性来讲肯定是不利因素 。 这三年 ， 队伍围绕产品储存期间可靠性做了很多工作 ， 对产品质量复查 ， 做了很多延寿试验 。 这件事也让我们有更充裕的时间来思考一些问题 ， 比如去发现可靠性还有哪些薄弱环节之类 。
【10年研发心路历程】
推进系统就像是我的另一个孩子
红星新闻：据了解 ， 您是2011年被委任为探月三期探测器副总设计师 。 还记得初次接到任命时的感受吗？
洪鑫：我以前主要负责卫星推进系统 ， 参与过探月一期、二期的论证工作 。 2011年1月份整个探月三期工程立项 ， 我是4月份担任探测器系统副总设计师的 。
2011年接到任务时也没有太多想法 ， 就是想下定决心把它攻下来 。 一个项目里面三套双组元推进分系统 ， 这个是从前没有过的 。 最初论证的时候 ， 根据当时的成熟技术 ， 方案是成立不了的 。
但到今天的这个结果 ， 我也并不觉得意外 。 这次总的来说 ， 无论是推进系统还是探测器 ， 表现都很完美 。 包括变轨时推力的预测都非常精准 ， 只有千分之几的误差 ， 完全按照标准流程展开 ， 跟提前做的动画效果几乎一样 。
文章图片
↑受访者供图
红星新闻：这10年的探月工程 ， 对您个人带来的改变是什么？
洪鑫：我为这个项目工作了10年 ， 其中研制7年 ， 待命发射3年 。 10年的光阴 ， 自己从当年30多岁到接近50岁 。
我小孩是2011年3月份出生 ， 所里正式任命我负责这个任务是4月份 ， 嫦娥五号推进系统就像是我的另一个孩子 。 两个孩子中间 ， 我照料推进系统可能要比照料孩子的时间要多很多 。
孩子也马上10岁了 ， 他很为我自豪 。 前几天学校上课老师讲到了嫦娥五号 ， 大概提到了我在里面做了一些工作 ， 全班同学都知道了 ， 孩子很开心很骄傲 ， 回来跟他妈妈讲了这个事情 。
文章图片
↑洪鑫 受访者供图
红星新闻：您个人在每次重大任务发射前有什么特殊的习惯吗？
洪鑫：有的 。 我在每次重大节点前我喜欢穿红色的衣服 。 像这次嫦娥五号探测器 ， 全程重要节点我都穿了红色衣服 。 这是几十年的习惯了 。
这次探月项目 ， 我有很多中学同学都在关注 ， 我也能够感到全国人民对航天的热情都激发出来了 。 我们作为干这项工作的人还是很受鼓舞 。
红星新闻：未来有什么样的规划 ， 您可以给我们透露一下吗？
洪鑫：探月四期还在紧张的论证当中 ， 预计很快会立项 。 后续任务只会越来越难 ， 需要进一步发展创新 。
红星新闻采访人员 任江波
编辑 郭宇
【系统|专访嫦娥五号探测器副总师洪鑫：打造最复杂航天器中 最复杂的推进系统】（下载红星新闻 ， 报料有奖！）
推荐阅读
- 智能化|龙净环保：智能型物料气力输送系统的研究及应用成果通过鉴定
- 识别|天津滨海机场RFID行李全流程跟踪系统完成建设 行李标签识别成功率可提升至99%
- 最新消息|IT系统出错 英国银行给7.5万人多发11亿工资
- IT|新航空图像拍摄系统Microballoon：可重复使用且成本更低
- 公司|赣锋锂业智能立体仓储系统正式运行
- 系统验证|以技术革新加速芯片创新效率，EDA软件集成版PNDebug正式发布
- 高通骁|一加 10 Pro 现身 Geekbench：搭载高通骁龙 8，运行安卓 12 系统
- 公测|13款vivo、iQOO手机今日推送OriginOS Ocean公测版系统
- 项目|航天长峰国家重点研发计划项目“ECMO系统研发”原理样机联调成功
- Intel|英特尔正为Linux 5.17准备PFRUT：升级系统固件无需重启