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您当前的位置:首页 > 新闻 > 企业新闻 天问着陆火星 开启行星征途
2021-05-16 09:38:02来源:陕工网
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  2021年5月15日,历经295天的漫长旅程,天问一号成功着陆火星,实现了我国首次地外行星的软着陆,行星探测开启了天问元年!

  近5亿公里的漫长旅程,是中国第一次真正意义上的深空之旅,也是航天人在建党100周年之际为党献上的浪漫礼物。这礼物包含着推进人的心血,推进系统用实际行动书写了他们“动力为马,逐梦深空之旅”的志向,他们用五年多辛勤的汗水浇灌出了行稳致远的空间动力。

先行一步,领先一路

  火星探测不同于以往的航天项目,火星与地球有着不同的公转周期,从地球视角来看,二者每约780天才会合一次。也就是说探测火星的发射窗口每26个月一次,错过了2020年的发射窗口,就需要再等2年。

  在整个研制周期中,后墙不倒不只是一句口号,“这是火星任务”,成为了推进系统研制的通行证。

  自项目立项,短短4年时间里,推进系统共计进行了2次全系统冷试,3次全系统热试车,14发系统级产品总装,9发系统级产品交付,10余次悬停避障验证点火,全周期研制交付单机产品1500多台,这样的工作量是巨大的,研制难度也是空前的。

  面对着具有“急、重、难”特点的火星研制任务,项目组以统筹策划、系统组织、靠前指挥和精细掌控的管理模式整体推进项目工作。

  为了应对任务“急”的特点,李和军指挥在探月三期“整批投产与专项投产相结合、分批滚动出产”的投产策略基础上,对投产数量多的阀门类组件,采用早投产兼顾备份的原则,全面应对全周期使用和突发事件。对压力容器和发动机等数量少、技术创新多的大部件产品,采用通用零部件早投产,专用零部件早备料晚加工的方法,应对技术攻关风险,全面解决产品出产问题。在具体各发系统级产品研制、大型外场试验和重要产品的研制过程中,制定专项工作计划,以提前谋划、细化分工、实时追踪的任务管理模式,保障了整个火星任务的研制进度。在“重”方面,项目组加严研制要求,对设计文件、工艺要求、过程控制、外场试验、阶段评审等加严把关,确保工作万无一失。

  在“难”方面,项目组以嫦娥研制队伍为基础,组建经验丰富的技术和管理人员项目团队,在研制过程中攻坚克难。在重要研制过程中,更是集中所内科技委力量,对归零和阶段评审把关,确保研制无问题。

  这一系列管理措施,保障了天问一号首次火星探测任务顺利进行。

突破壁垒,自主创新

  天问一号首次火星探测任务是我国行星探测工程的第一步,是深空探测领域的先锋。

  探测器已在轨飞行近7个月,3000N发动机在深空机动点火工作后一直处于存贮状态,到制动捕获再次点火已间隔4个月,这与常规卫星的工作状态是不同的。如此智慧的自主管理先要能抗住6个多月低温和能源不足的星际飞行。

  2021年2月10日,探测器即将到达火星,它需要进行此次飞行中最重要的近火“刹车”,让探测器被火星捕获,从而变成一颗绕着火星飞行的卫星。如果刹车力度不够,那么探测器就将飞离火星,或者刹车过猛撞击火星,此次任务就失败了。

  此次刹车任务的执行者就是推进分系统,刹车共计需要15分钟,除了长距离导致的数据传输困难,天问一号还将进入“火掩”区(火星的背面),在这个区域,天问一号和地球之间在半个多小时的时间里是无法回传数据的!深空中的探测器就如同出走远方的游子,我们虽满怀牵挂,却什么都做不了,只能由探测器自主工作,尤其是面对危险困难时能够自己去躲避,而所有的这些智慧就是我们在它发射之前编制的自主管理策略。刘锋副总师曾经说过,“我们一定要为探测器武装好他的大脑,让他能够顺利完成任务”。

  为研制完善的自主管理策略,研制团队深入分析了复杂的任务环境和任务剖面,长期飞行过程中的产品特性,制定了管路自主泄压、静压处置、阀门泄漏和钝化处理等共计八类自主管理措施,各项自主管理覆盖了推进系统所有可能的故障预案,自主管理相当于给探测器加装了免疫系统,让它在深空中航行得更加健康。

  以往飞行控制阶段,探测器的状态都是以GNC系统测量的加速度来计算,推进系统提供的间接测量量仅作为参考。可是在环绕器9个月的飞控工作中,当探测器被火星捕获后,GNC计算发动机点火时间与实际偏差达到了7秒,将会导致后续的轨道控制和推进剂耗量不再精准。探测器总师当即想到了推进队伍。

  主任设计师曹伟回顾了环绕器唯一一次系统试车的数据,找来了当初理论计算的公式,对在轨数据进行了建模和复核。他需要计算多台发动机的平均推力、需要计算推进剂的剩余量,需要推测推进系统的状态,通过多次比对和计算,他给出了发动机后续的预计点火时间,第一次计算预计点火时间与实际点火时间相差0.4秒,第二次相差0.3秒,第三次相差仅0.2秒!这样的数据精度,使以后数据协调单上增加了推进的会签项!

团结协作,自强不息

  团结协作是根植在每一个航天人心中的理念。火星探测项目出厂前有一次外场的大型试验表演——悬停避障缓速下降,这个试验的主角就是801所研制的推进系统。

  火星探测器的着陆时间一般仅在7-8分钟,地面工作人员不可能人工控制复杂的火星着陆过程,这一切全要靠着陆巡视器(推进系统)来完成。

  为了验证这一决定成败的悬停避障缓速下降过程,2019年10月10日到10月29日,在怀来试验场进行了6次点火试验。2019年11月14日,再次进行试验。7战7捷圆满完成任务!初冬的怀来北风呼啸,夜晚的温度已经在零度以下,在寒冷的天气和严峻的任务面前,是队伍的齐心协力温暖了那个寒冬。

  2020年初,天问一号所有研制任务都已接近尾声,进驻发射场已经开始紧锣密鼓的准备起来,可就在此时,新冠疫情突然爆发了,一切计划都被打乱。为发射场准备的物资生产进度告急、计划安排告急、路上防疫安全告急,一时间如何克服疫情保发射成了又一难题。工艺师卫佳精简设备需求,调度何壮睿紧盯生产一线,根据疫情调整进场计划和安排,当试验队员集结在了海南发射场时,又开始了新的奋斗征程……

  2020年7月23日,承载着天问一号的长征五号火箭赶在第一时间窗口在文昌航天发射场发射升空,伴随着大屏幕上“热烈祝贺中国首次火星探测任务发射圆满成功”的出现,在场的研制人员无不欢欣鼓舞,一股自豪感油然而生。火星,我们来了!

  今天,天问一号终于抵达火星。随着顺利落火,深空探测踏上征程,行至未至,探索未知,我国推进人将以饱满的激情、昂扬的斗志跟随党的脚步奋斗下一个百年,继续探索浩瀚宇宙!

  本报记者 王何军




责任编辑:胡睿琳

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