探月精神丨攬月而歸，踏夢而行：十七載探月夢照進現實，中國航天向縱深拓展
地球耕耘六萬載，嫦娥思鄉五千年。
2020年12月17日，嫦娥五號返回器攜帶月球土壤樣品在內蒙古四子王旗着陸場安全着陸，中國首次月球採樣返回任務獲得圓滿成功。
嫦娥五號任務的圓滿成功，是發揮我國新型舉國體制優勢攻堅克難取得的又一重大成就，對我國航天事業發展具有十分重要的意義。探月工程也成爲繼人造地球衛星上天、載人航天飛行之後，中國航天事業迎來的第三個里程碑事件。
習近平總書記發來賀電，勉勵探月工程任務指揮部並參加嫦娥五號任務的全體同志“大力弘揚追逐夢想、勇於探索、協同攻堅、合作共贏的探月精神，一步一個腳印開啓星際探測新徵程，爲建設航天強國、實現中華民族偉大復興再立新功，爲人類和平利用太空、推動構建人類命運共同體作出更大的開拓性貢獻”。
▲嫦娥五號返回器攜帶月球樣品，採用半彈道跳躍方式再入返回，在內蒙古四子王旗預定區域安全着陸。圖據新華社
自2004年初中國探月工程經黨中央、國務院批准立項起，“敢上九天攬月”的夢想逐漸照進現實：2007年，嫦娥一號實現了我國首次月球環繞探測；2010年，嫦娥二號和地球的距離突破1億公里，創造了中國航天器最遠飛行紀錄；2013年，嫦娥三號實現月球軟着陸，玉兔號的足跡留在了月球；2018年，嫦娥四號實現人類探測器首次造訪月球背面，是人類認識月球的又一壯舉；嫦娥五號任務的成功，標誌着我國探月工程“繞、落、回”三步走規劃圓滿收官。
17年來，國家航天局組織全國2000多家單位、數十萬名科技工作者，團結協作、集智攻關，高質量高效益完成六次探測任務，實現“六戰六捷”。探月工程完美詮釋了“追逐夢想、勇於探索、協同攻堅、合作共贏”的探月精神。
“當時什麼都沒有，就只有一張白紙”
2020年11月24日4時30分，我國長征五號遙五運載火箭在海南文昌航天發射場點火升空，經過2200多秒的飛行，成功將嫦娥五號月球探測器送入地月轉移軌道，發射取得圓滿成功。
此時的發射中心控制大廳迴盪着沸騰的歡呼聲，此前緊張的情緒終於得到釋放，工作人員相互擁抱，記者將攝像機對準喜悅的人羣。
▲長征五號遙五運載火箭將嫦娥五號送入地月轉移軌道，開啓了中國探月工程首次地月往返之旅。圖據新華社
飛行時間剛過2000秒，50多歲的劉站國將身邊的年輕人推向鏡頭，悄然離開喧囂的人羣。心臟功能不是很好的他，從前一天就沒有休息，此時準備回去補個覺。
中國是火箭的故鄉，中華民族也是最早懷揣飛天攬月夢想的民族。而火箭發動機是火箭和航天器的心臟，是航天事業的基石，其發展水平決定了航天活動的規模和實力。
2007年10月24日，嫦娥一號由長征三號甲運載火箭發射升空；2010年10月1日，長征三號丙運載火箭把嫦娥二號衛星成功送入太空；2013年12月2日，長三乙運載火箭託舉嫦娥三號探測器順利進入奔月軌道；2014年10月24日，長征三號丙改進二型運載火箭成功發射嫦娥五號再入返回飛行試驗器；2018年12月8日，長征三號乙運載火箭託舉嫦娥四號探測器，開啓中國航天器第5次奔月之旅。
在這幾次飛天奔月的漫漫征程中，由航天科技集團六院研製的多種性能、功能各異的火箭發動機立下了赫赫戰功，表現完美。
▲執行嫦娥五號任務的長征五號遙五運載火箭。圖據新華社
嫦娥五號任務是探月工程第六次任務。在發射嫦娥五號的長征五號運載火箭上，配套了航天科技集團六院研製的30臺火箭發動機。其中，8臺120噸級液氧煤油發動機、2臺50噸級氫氧發動機及2臺9噸級氫氧發動機，全部是我國新一代綠色環保發動機，護送嫦娥五號開啓探月之路。
在航天科技集團六院液氧煤油發動機領域總師劉站國看來，火箭發動機難就難在它是一個很複雜的熱力機械，很多知識是書本上找不到的，需要不斷地在實踐中去探索。
上世紀90年代初，剛剛研究生畢業的劉站國參與到火箭研製團隊中，經過二十多年時間，研製成功具有世界領先水平的120噸級YF-100、18噸級YF-115等多種型號液氧煤油發動機，使我國近地軌道最大運載能力提高到2倍以上，爲探月工程、火星探測等重大任務奠定動力基礎，劉站國也成長爲新一代研製者的領軍人物。在他30多年的研發生涯中，共研製出300多臺發動機，交付70多臺，試驗時間近10萬秒。
▲航天六院液氧煤油火箭發動機領域總師劉站國。圖據紅星新聞
嫦娥五號從文昌發射場出發奔向月球，經地月和環月飛行，在月面選定區域着陸，完成月球樣品採集工作，從發射入軌到返回器再入回收，共經歷11個飛行階段，23天的太空探險。要完成這些飛行工作，離不開長征五號運載火箭和嫦娥五號探測器上裝載的107臺發動機的保駕護航。
“發射之前爲什麼不緊張？因爲我們已經把要擔心的事情提前全部都做好了。”2020年12月，在位於西安航天基地的航天科技集團六院11所，陳建華向紅星新聞記者回憶起發射當天的場景。
▲航天科技集團六院長征五號試驗隊。圖據受訪者
陳建華是長征五號運載火箭副總設計師、航天科技集團六院11所液氧煤油發動機副總師，他告訴紅星新聞，發動機有成千上萬個零件，核心件也有很多，就要追求穩定性、安全性、可靠性和先進性。只有工作都做到位了，問題纔不會發生。如果工作沒做到位，祈禱是沒有用的。
陳建華剛工作的時候，老所長對他說，你們這些“娃娃”趕上了好時光。聽到這句話的時候，陳建華還在陝西鳳縣那條山溝裡，當時什麼都沒有，就只有一張白紙。那時候很多基本的生活問題都沒有完全解決，老一輩航天人提出要做世界上最先進的液體火箭發動機，攀登這個高峰在當時是不可想象的。
▲長征五號運載火箭副總設計師、航天科技集團六院11所液氧煤油發動機副總師陳建華。圖據紅星新聞
“以前老所長說，一個航天人只要能完完整整參加一個型號的研發，對他來說就非常幸運了，他們那代人等了幾十年才趕上好時光。當時，我還不太理解，而現在，我們已經研製了不止一個型號。我認爲，一個科研工作者一生中有機會真正承擔國家重大型號研製任務，應該引以爲榮。”
每個環節都是核心，有一個出問題就沒法繼續
嫦娥五號探測器由軌道器、返回器、着陸器、上升器四個部分組成，包含15個分系統，是迄今爲止我國研製的最複雜的航天器系統之一。
2020年12月6日5時42分，嫦娥五號上升器成功與軌道器返回器組合體交會對接，將月球樣品容器轉移至返回器中。實現我國航天器首次月球軌道交會對接。
12月13日9時51分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體實施第二次月地轉移入射，在距月面230公里處成功實施四臺150牛發動機點火，約22分鐘後，發動機正常關機。根據實時遙測數據監視判斷，軌道器和返回器組合體成功進入月地轉移軌道。
2020年12月17日1時59分，嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功着陸，標誌着中國首次月球採樣返回任務圓滿完成。
▲嫦娥五號探測器的四個部分。圖據國家航天局
軌道器作爲貫穿任務全過程的核心產品，是名副其實的“太空郵差”。它將在相距38萬公里的地月之間，構建一條太空“物流”通道。爲了實現這一壯舉，航天科技集團八院嫦娥五號研製團隊歷經十年奮鬥，練就了嫦娥五號軌道器的“72變”本領。
今年50歲的查學雷，從上世紀90年代初大學畢業後就走上了航天科技研發的道路，如今已成爲航天科技集團八院科技委常委。作爲航天事業戰線上的一名“老兵”，從1994年參加工作開始，查學雷就參與了早期載人航天工程的論證，並進行相關研發工作。22年的時間裡，他見證了從神舟一號到神舟十一號飛船的11次飛行試驗。2016年，因工作需要，查學雷接手探月工程，擔任嫦娥五號探測器系統副總設計師。
2009年，探月工程三期展開立項論證，返回器、着陸器均有載人航天和探月工程一期、二期的研製基礎，航天科技集團八院研製的軌道器可謂是白手起家，上升器更是全新狀態。
▲嫦娥五號上升器與軌道器返回器組合體完成交會對接畫面。新華社發（國家航天局供圖）
根據任務要求，嫦娥五號軌道器需在自身乾重1噸多情況下，頭頂3.7噸的着陸上升組合體，肚裝3噸推進劑和300多公斤的返回器，並在飛行過程中依次分離着陸上升組合體、對接與樣品轉移機構和返回器，是我國首個具有大承載，分離面多等特點的月球探測飛行器。
同時，爲了達到構型優化與減重目標，總體、結構、熱控等多個系統展開頭腦風暴，先後論證了十餘種構型，最終在繼承神舟飛船推進艙外承力筒大構型的基礎上，創新性地提出了支撐艙、對接艙和推進儀器艙的三艙構型方案。
▲航天科技集團八院嫦娥五號試驗隊。圖據上海航天微信公衆號
環月軌道的交會對接任務需要在21秒內完成、1秒捕獲、10秒校正、10秒鎖緊。樣品轉移任務接口多、環節多、過程複雜。樣品容器自動轉移功能是探測器系統的關鍵功能之一，必須萬無一失，且與前段對接過程高度匹配，才能實現樣品轉移的最終目標。
航天科技集團八院研製團隊創造性地研製出了抱爪式對接機構，配合採用棘爪式轉移機構，在自動無人交會對接的同時實現樣品容器的自動轉移，這一技術是世界首創，成就了嫦娥飛天採樣返回中極爲重要的一環。
航天工程是規模宏大、高度集成的複雜系統工程，涉及的科學領域廣泛，參與單位和人員衆多。探月工程由全國數千家單位、數萬名科技工作者直接或間接參與，技術挑戰多、實施難度大、任務風險高。
▲航天科技集團八院科技委常委，嫦娥五號探測器系統副總設計師查學雷。圖據紅星新聞
查學雷告訴紅星新聞，嫦娥五號作爲一個系統工程，從人員配備上看，無論是設備儀器的研製，還是火箭發射、樣品回收，都需要全國各地航天科技工作者的協同合作；從單個探測器看，系統下分子系統，每個子系統又包含單機、原器件、材料等多種要素，並最終組成整體，每一個步驟都需要萬無一失。
“我們經常講探月工程的難點在哪裡？最難的就是把這麼多複雜的東西串聯成爲一個整體。嫦娥五號是我們整個單次航天任務最複雜的一個系統任務，每一個過程都是任務的單點任務。單點任務就意味着，如果過程中間有一個環節出了問題，那後面的任務就沒辦法繼續。所以每一個環節都是核心。”
▲嫦娥五號着陸器和上升器組合體着陸後全景相機環拍成像。圖據國家航天局
確保每一個環節萬無一失，爲探測器每一階段護航的推進系統在任務中的表現就堪稱完美。這套推進系統由航天科技集團六院研製，其中爲了確保嫦娥五號能在月球平穩着陸並從月球返回，六院爲探測器量身定做了三臺新型發動機。在軌道器上，即安裝有六院新研製的3000N發動機。
在這套包含三套獨立的子系統的推進系統中，77臺性能功能各異的大小發動機分別承擔軌道修正、近月制動、月面上升等一系列繁重任務。既爲探測器提供主要動力，又爲探測器提供俯仰、偏航、滾動的姿態控制力矩和軌道調整動力。
對於這三套子系統研製，航天科技集團六院嫦娥五號探測器副總設計師洪鑫提出了“統一設計、通盤考慮，模式相似、單機共享”的設計思路，實踐證明該思路提高了設計可靠性，最大限度地降低了技術風險。
▲航天科技集團六院嫦娥五號探測器副總設計師洪鑫。受訪者供圖
洪鑫在嫦娥五號工程項目工作了10年時間。2011年3月，洪鑫的孩子出生。同年4月，他被委任探月三期探測器副總師，“接到任務時也沒有太多想法，就是想下定決心把它攻下來。”嫦娥五號推進系統就像是他的另一個“孩子”。參與探月工程10年間，洪鑫照料推進系統比照料自己孩子的時間要多很多。
“這次（嫦娥五號任務）總的來說，無論是推進系統還是探測器，表現都很完美。包括變軌時推力的預測都非常精準，只有千分之幾的誤差，完全按照標準流程展開，跟提前做的動畫效果幾乎一樣。”洪鑫說。
大力弘揚和踐行探月精神，開啓星際探測新徵程
嫦娥五號任務創造了五項中國首次，一是在地外天體的採樣與封裝，二是地外天體上的點火起飛、精準入軌，三是月球軌道無人交會對接和樣品轉移，四是攜帶月球樣品以近第二宇宙速度再入返回，五是建立我國月球樣品的存儲、分析和研究系統。
▲工作人員在嫦娥五號月球樣品交接儀式上搬運月球樣品容器。圖據新華社
嫦娥五號任務新聞發言人、國家航天局探月與航天工程中心副主任裴照宇表示，“嫦娥五號任務既是收官之作，更是奠基之作。”此次任務的成功實施，是我國航天事業發展中里程碑式的新跨越，標誌着我國具備了地月往返能力，實現了“繞、落、回”三步走規劃完美收官，爲我國未來月球與行星探測奠定了堅實基礎。
按照規劃，未來中國探月工程四期還規劃了三次任務：嫦娥六號計劃在月球南極採樣返回，嫦娥七號計劃開展月球南極資源詳查，嫦娥八號持續深化月球科學探測與應用，並進行相關關鍵技術月面試驗，爲構建月球科研站做前期探索。
▲嫦娥五號任務軌道器與返回器分離後，返回器攜帶月球樣品返回地球。而軌道器經過約88天的轉移旅程，於今年3月成功抵達日地L1點，開啓了新一階段的探測任務。央視新聞截圖
今年全國兩會期間，全國政協常委、中國探月工程總設計師吳偉仁透露，目前中國已經完成探月工程四期實施方案論證，未來有望在月球南極建立國際月球科研站。“如果月球科研站能夠成功實施，中國載人登月將不會遙遠。目前中國載人登月也提上了日程，中國科學家、工程師們正論證如何實現載人登月。”
2月22日，習近平總書記在人民大會堂會見探月工程嫦娥五號任務參研參試人員代表並參觀月球樣品和探月工程成果展覽，充分肯定探月工程特別是嫦娥五號任務取得的成就。
總書記強調，要弘揚探月精神，發揮新型舉國體制優勢，勇攀科技高峰，服務國家發展大局，一步一個腳印開啓星際探測新徵程，不斷推進中國航天事業創新發展，爲人類和平利用太空作出新的更大貢獻。
▲越來越多的年輕面孔已經挑起中國航天事業的大梁。圖爲航天科技集團八院嫦娥五號試驗隊。圖據上海航天微信公衆號
“我們現在中國航天事業發展越來越好，很大一部分原因就是我們有一代代的航天人才。俄羅斯的航天技術在世界上比較先進，但在交流中發現他們的航天人才老齡化嚴重，到中國來發現我們平均年齡30多歲的年輕人就可以執行重大航天任務，特別羨慕。”查學雷告訴記者。
如今，回憶起20多年剛剛進入航天事業時的情景，從當年兩三年纔有一次火箭發射任務，到近年來連續多年發射量全球第一；從當年航天人才跳槽下海，到越來越多的高素質人才加入到航天事業，查學雷仍爲自己當年選擇加入中國航天事業感到驕傲。
在查學雷看來，探月工程是對深空和未知的探索，整個嫦娥五號系統工程完美詮釋了“追逐夢想、勇於探索、協同攻堅、合作共贏”的探月精神。“總書記提到要弘揚探月精神，作爲航天科研人員來說，我們也深受了鼓舞，今後也將按照探月精神開展後續探月工程。”
紅星新聞記者 任江波 攝影 王紅強
編輯 張尋