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队

 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……

中国航天硕果累累、人才辈出，为什么嫦娥四号任务团队能频获殊荣？

2019年2月，习近平总书记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，是探索建立新型举国体制的又一生动实践。

“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。

嫦娥四号团队科研人员在测试现场工作。资料图片

承担更具挑战的任务

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。

嫦娥四号团队科研人员在飞控工作现场。资料图片

“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。

率先在月背刻上中国足迹

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。

嫦娥四号探测器试验队成员在动员会上宣誓。资料图片

为什么一定要有一个中继星呢？

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。”

一步一个脚印，一棒接着一棒

“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。”

链接 

嫦娥四号创造了多少个世界第一？

◎第一次实现人类探测器月球背面软着陆和巡视探测。

◎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。