中国深空探测航天器创新团队获科学技术进步奖

06.02.2015  09:17

从嫦娥奔月到万户飞天,千百年来,中华民族从未停止过对宇宙的探索。进入21世纪,国家明确提出以月球为主的深空探测目标,启动月球探测工程,并将其列入国家重大科技专项。航天器系统研制是工程任务的关键环节。

中国航天科技集团公司五院于2002年组建了以叶培建院士为带头人的创新团队,汇聚10余学科的专业技术人才,形成了我国深空探测领域发展战略及规划论证、航天器系统研究开发和总体设计的主力队伍。

1月9日,中共中央、国务院在京举行国家科学技术奖励大会,深空探测航天器系统创新团队荣获国家科学技术进步奖(创新团队)。这是集团公司首次获此殊荣。

中国“智”造铺探月之路

深空探测历来是航天强国实现技术突破和资源竞争的竞技场,技术难度高,风险极大。迄今为止,人类共实施了242次深空探测任务,其中月球探测的成功率仅为50.4%。

对此有着清醒认识的深空探测团队,在叶培建、孙泽洲等总设计师的带领下,将“创新”二字放在首位,致力于新型深空探测器系统技术研究和工程实践。在短短9年时间内,就实现了绕月、深空多目标和落月探测器的连续成功,取得了5项标志性成果,牵引并突破了20余项核心技术,其中3项达到国际领先、10项达到国际先进。

2004年,我国月球探测工程全面启动。深空探测航天器系统创新团队作为我国深空探测技术的主力军,率先开展了卫星总体方案深化论证和先期研制工作。嫦娥一号卫星便是我国航天事业发展第三座里程碑的开篇之作。

没有成熟的经验借鉴,叶培建带领这个平均年龄不到30岁的团队,针对月球探测卫星的新特点,采用多学科、全系统优化设计方法,高起点地确定了我国首个月球探测器的总体方案,并成功解决了轨道、控制、测控等多个难题,突破了月球环绕探测技术,用短短3年时间实现了我国首次环月探测。

嫦娥二号卫星作为探月工程二期的先导星,相较嫦娥一号卫星,技术难度和风险更大。以总设计师黄江川为代表的创新团队经反复核算,使嫦娥二号卫星的奔月时间相较嫦娥一号缩短了近一半,大大节省了卫星燃料。最终,团队突破了深空探测多目标、多任务探测技术,将中国深空探测推到一个新高度;实现了月球、日地拉格朗日L2点和小行星三类目标探测,取得了“低成本、高质量、高回报”的突出实效。

团队不仅在国际上首次实现从月球出发到L2点,实现了行星际轨道设计的突破,还创新性地提出多约束分层渐进探测目标选择的策略,首创了高速交会渐远点凝视成像技术,在国际上首次精确逼近图塔蒂斯小行星,飞越最近距离达770米,图像最高分辨率优于3米。嫦娥二号卫星已成为我国首颗飞入行星际、并环绕太阳飞行的探测器。

“创新”为这支团队插上了攀登科技高峰梦想的翅膀。“越是难走的路,越想走一走。”嫦娥三号探测器总设计师孙泽洲的话道出了团队的心声。嫦娥三号探测器80%的产品为全新研制,大大超出通常航天器20%~30%的新研产品比例。该团队通过大量技术攻关和专项试验验证,重点解决了自主着陆控制、月夜生存、着陆缓冲等难题,突破了月球软着陆和巡视勘察技术,实现了我国首次地外天体软着陆和巡视探测,使我国成为继美、苏之后第三个成功实现月球软着陆和巡视勘察的国家。

为提高探测器在月球着陆的安全概率,团队突破了高精度、大动态激光测距和微波测距测速技术,在国际上首次实现月面软着陆全自主障碍识别与避障控制;针对月夜探测器低温生存问题,在国际上首次采用重力辅助两相流体回路技术实现热能的自主可控传输。为保证探测器落月时不翻倒、不陷落,团队创新设计“悬臂式”构型方案,攻克了新型常温超塑性材料的制备、加工工艺等难题,突破了着陆缓冲技术,推动了新型机构和新材料技术的发展。

按照我国探月工程“三步走”战略的实施计划,该团队又于2014年下半年完成了探月三期再入返回飞行试验任务,预计在2017年左右将完成我国首次月球取样返回。

在完成一系列重大工程任务的同时,团队创新硕果累累:在国内外刊物上发表文章200余篇;授权专利65项,受理专利125项,制定了多项行业标准;共获国家科技进步特等奖2项,国家发明二等奖1项,省部级奖20余项。