文 |《中国科学报》记者 赵宇彤 崔雪芹
编者按
探月总师光环之下,是一个不敢说“一定成功”的普通人。辉煌背后,是常人难以想象的压力与遗憾。当全球惊叹于中国探月“次次成功”的完美履历时,却无人知晓总设计师于登云的另一面:每次发射前都“紧张得心里打鼓”,在领导、同事面前却必须表现出十足的信心;他曾为“玉兔号”的意外事故自责到“不能原谅自己”,也曾在生日当天被连夜召回,解决箭在弦上的危机。
“十、九……五、四、三、二、一,点火。”
“砰……”
2024年3月20日8时31分,中国文昌航天发射场,鹊桥二号中继星长征八号火箭发射升空。作为探月工程四期任务“总开关”,它担负着为嫦娥四号、六号、七号和八号提供中继通信的服务。看着喷火的“巨龙”奔向太空,中国科学院院士、中国探月工程(四期)总设计师于登云手里捏了把汗,心快跳出嗓子眼。
“起飞”“程序转弯”“文昌雷达跟踪正常、遥测信号正常、文昌飞行正常”“星箭分离”……耳边响起热烈的掌声,于登云深深吐了口气,面色不变、聚精会神地盯着屏幕。
这样的大场面,于登云经历过无数次。从2005年加入探月工程,到2022年出任探月工程(四期)总设计师,二十年里,他见证着中国探月工程“九战九捷”的奇迹。
但没人知道,每一次发射之前,看似信心十足的于登云,心里都“紧张得打鼓”。
于登云
“在实现目标前,谁都不敢说‘一定成功’,因为总担心认识有局限性。”一个普通的午后,于登云接受了《中国科学报》专访,窗外雨声淅沥,他的思绪拉到鹊桥二号的发射现场。为了确保“总开关”不出问题,他在发射场组织团队对影响鹊桥二号成功的各种可能的风险进行反复分析推演,对制定的各种预案进行反复研究确认。“尽管每次发射都有许多不确定性,但我相信,我们前期工作做到位了,就能够应对各种情况。”
鹊桥二号成功后,同年5月3日,嫦娥六号成功发射。在鹊桥二号的支持下,2024年6月25日,嫦娥六号圆满完成月背采样返回任务,创造了中国探月的又一个人类首次。
“登云步月”这幅字,是于登云五十岁时战友送给他的生日礼物,如今高高地挂在于登云的办公室内,其中既包含了他的名字,也昭示着其“探月梦”。从湘西山区到探月问天,于登云追梦的步伐从未停下。
1 因阅兵意外结缘
于登云和航天的缘分,来得有点晚。
1961年,出生于湖南省绥宁县李熙桥镇一户普通农家的他,天资聪颖,13岁就初中毕业。但因家庭贫寒,加上“年龄小”,村里大队没有保送他上高中,考虑他此前学过半年财会,让他去生产队当会计。
1977年,高考制度恢复,惜才的初中老师惦记着这棵“好苗子”,找到于登云,劝他作为社会青年考高中,继续学业。尽管已经工作三年,初中课本都丢光了,但对于登云来说,考试并非什么难事。他听从老师的教诲,顺利考入镇上的高中。
然而,命运的捉弄总是猝不及防。刚上高一,于登云就因病休学。在家休养了整整一年,他再次回到学校时,却发现原来所在的镇高中因故取消。两年时间好似东流水,一切又得从头来。
“吃得苦、霸得蛮”,于登云骨子里有一股不服输的拼劲儿。他没有放下课本,1979年,于登云再次走进高中。不同的是,这次他考上了县里的重点中学。
于登云曾有两个愿望:一个是做一名军人,另一个是做一名工程师。1981年高考前,蚌埠坦克学院来校提前招生,只要是有高考准考证的应届学生,报名并体检合格即可入伍。于登云动了上军校的念头,甚至还报了名。但所在中学经过通盘考虑,还是劝他参加全国高考。最终他服从学校安排,选择了考大学,当一名夹着图纸、为国奉献的工程师。
当年,于登云以全县第一的成绩,考上了华中工学院(现华中科技大学)机械工程系和电子工程系。学校老师看到他出色的数学成绩,把他转到了力学系。一个阴差阳错的选择,反而为于登云后期从事卫星工程力学研究设计打下坚实的基础。
1984年10月1日,天安门广场前,新中国成立35周年阅兵正轰轰烈烈地举行,国产战略导弹首次亮相,威风凛凛地经过天安门。这一盛况再次勾起了于登云军人梦,他渴望能成为国防大军中的一员,心里种下了一颗“航天梦”的种子。
当时,得知哈尔滨工业大学(以下简称哈工大)是全国唯一隶属于航天工业部的重点大学后,尽管距离全国研究生考试只有几个月,但于登云依旧坚定地报考了该校的研究生,最终以高分获得录取。
在哈工大,于登云不仅成绩优异,还承担了班长、党支部书记、研究生会主席等职务,是当之无愧的校园“风云人物”。1988年初,北京一所学校向他抛来橄榄枝,邀请他前往工作。
赶赴北京的于登云,没有忘记心底的航天梦。他把简历提交到中国空间技术研究院501部人事处。不久后,501部有关领导又向哈工大招聘人才,而学校推荐的优秀学生正是于登云。
无巧不成书,就这样,于登云开启了自己的航天之旅。而这条路,一走就是一辈子。
2 “学做‘微波炉’”
航天的路,并不好走。
1988年,于登云如愿进入航天工业部501部,这是专门从事我国卫星总体设计的单位。刚参加工作,他就承担了与新型卫星研制密切相关的柔性振动与姿态耦合课题,研究太阳帆板展开时和展开后的振动及其对卫星姿态和轨道的影响。这是新型卫星设计中的关键点之一,也是我国此前从未涉足的领域,且国外资料大多是保密的。
于登云感到了前所未有的责任和压力。虽然我国是第一次、没有资料,但国际上有现成的技术出售。当时的联邦德国MBB公司(现为空客直升机公司)开发了一款“动力分析软件”,能够满足工程设计的需求。我国表示愿以600万马克高价购买。600万马克,这对当时月工资不到100元人民币的航天人来说,无疑是天文数字。然而,尽管给出了如此诚意,得到的答案依旧是拒绝。
这该怎么办?于登云犯了难。外国人要卡我们,唯一的办法就是我们自己干。
最大的拦路虎,就是理论建模和数据计算。这项课题需要进行大量数据运算,但当时的计算条件非常艰苦,不要说501部,就是中国空间技术研究院,也只有一台内存一兆的VAX780中心计算机,且只带有40个终端。
通常,为了获得一组计算数据,于登云一大早就赶过去,打开计算机,设置好参数开始运行后,往往要到晚上八九点才能得到运算结果。结果出来后,再拷回去,继续进行定性定量分析,验证模型和算法的正确性,为第二天计算设置奠定基础。如此往复,直到结果满足设计要求为止。
于登云不怕吃苦。靠着一股拼劲儿,30岁的他打破国际封锁,开发了国内首个具有自主知识产权的卫星动力学软件系统。为了使成果更好推广并培养队伍,他又毫无保留地将源程序和相关资料交给年轻人。
“过程很痛苦,但苦中有乐。”功夫不负有心人,1992年,这一成果获航空航天部科技进步奖一等奖,1993年获得国家技术进步奖三等奖。
后来,在探月工程中,于登云也常常苦中作乐。嫦娥三号是我国第一个月球软着陆的无人登月探测器,为了保证登上月球万无一失,必须在地面试验中充分考虑各种情况。
比如,为更好地验证嫦娥三号巡视器即“玉兔号”月球车在月面行走的可靠性,科研团队在西北地区的沙漠中找到力学特性接近月球表面的区域,开展“玉兔号”月球车的行走试验,条件非常艰苦。“我们试验队的一线人员在没有人烟的敦煌戈壁滩上,住着铝板搭起来的房子,一觉睡醒耳朵里、头发里都是沙子,吃饭时碗里也是沙子。”回想往事,于登云不禁莞尔,“要学做‘微波炉’。虽然看不见火,但能很快把饭菜做熟。”
3 荣光、责任与遗憾
2008年,于登云被任命为中国探月工程副总设计师。
在外界眼中,自2004年以来,我国探月工程“九战九捷”,是当之无愧的航天奇迹。但于登云知道,战无败绩的背后,是一份沉甸甸的责任。
于登云说:“探月工程‘九战九捷’是坚持继承与发展的结果,每次成功都不是随随便便就行的,背后是无数人的艰苦付出。”他掰着指头细数:作为探月工程的先驱,嫦娥一号首发即成功,尽管足足绕地球转了几圈才奔向月球,但就此获得了我国第一幅120米的高精度全月图。这是非常了不起的。
嫦娥二号任务中,他们决定在嫦娥一号基础上再进一步。不仅发射后直接奔月,而且在局部地区实现优于1.5米、全球优于10米分辨率的高精度探测。但没想到,配合相机工作的一台设备临时出了故障。“好在我们当时做了预案,最后获得了国际最高7米分辨率的全月影像图。”
到了嫦娥三号任务期间,又有了新的插曲:明明出厂前测试一切良好,可到了靶场,箭在弦上,测控信号却突然出现异常。
这打了所有人一个措手不及。当天正好是于登云的生日,他顾不上家人,火急火燎赶往发射场。“当晚先坐飞机到成都、再转汽车到西昌,凌晨三点才到基地,跟大家一块儿分析。”回想起那一晚,于登云无比感慨,大家找了一圈,最终发现是发射塔架对信号接收造成了干扰,并非探测器本身的故障。
刚把心放回肚子里,没几天,又一盆冷水泼了下来。
嫦娥三号成功发射并着陆月球后,活蹦乱跳的“玉兔号”月球车在月球表面行走一段时间后,突然原地不动了。看着原地踏步的“玉兔号”月球车,于登云的眉头拧成一团,明明已经做足了各种内场试验、外场试验、冲击试验,结果上了月球刚走110多米,就“趴窝”了。他和团队试了又试,“眼睛”“大脑”都没问题,还能正常收集、分析数据,偏偏“腿”动不了。
于登云自责极了,尽管老百姓都能理解探月工程的不易,网上评论多是鼓励,但他心里过不去这道坎儿。
他和团队反复分析,判断极有可能是电缆防护不足导致的。月面行走时,一旦电缆被岩石刮破,就可能造成短路,进而彻底影响其正常工作。吸取了这一教训,2019年发射的玉兔二号改进了设计方案。经过6年多的应用,玉兔二号依然状况良好,并创造了月面工作时间最长月球车的世界纪录。
于登云笑道,“深空探测有很强的不确定性,探月工程每次任务都是在前一次成功的基础上不断挑战自我,最终取得成功。”
而作为探月工程(四期)总设计师,他对未来有明确规划。
“目前嫦娥七号、嫦娥八号进展顺利。”于登云说。嫦娥七号计划2026年8月实施发射,实现对月面高精度探测,同时飞到长期阴影坑中探测水冰等物质;嫦娥八号则以月球资源利用技术验证为主,例如利用智能机器人3D打印月球上第一块“月亮砖”。
4 载人登月不是梦
“2030年以前实现中国人登上月球的目标。”于登云语气铿锵。
登月,曾是中国人遥不可及的梦想。从“明月几时有”的豪迈,到“千里共婵娟”的浪漫,月亮寄托了团圆、相思等文化意涵,随着航天科技的发展,“九天揽月”的梦想逐步照进现实。
“2004年是我国探月元年,至今9次发射任务全部成功。除了美国实现过载人登月外,在无人月球探测领域,我们已处于世界领先地位。”于登云总结道。
在他看来,2030年之前中国不仅要实现载人登月的梦想,还要在月球南极建成月球科研站的基本型,未来在此基础上建成真正的国际月球科研站。
这一月球科研站基本型由嫦娥七号、八号两个着陆器,以及它们携带的智能机器人、飞跃器、轨道上的环绕器和中继星共同构成。在未来10至15年,月面工作还是以无人探测为主,人类不太可能在月球长期值守。
“要建成国际月球科研站不是一朝一夕能实现的。要在探月工程四期的基础上,吸引更多国家参与,共同促进对月球的科学研究和资源开发利用。”于登云对探月工程四期的国际合作提出了新原则:科学有意义、工程可实施、尽可能多开展、提高代表性。
“未来会在月球上盖房子吗?”
“一切皆有可能。”他从不扼制对神秘月球的无限想象,“未来会不会像科幻电影里一样建成房屋式的月球基地,关键在于敢想,你都不敢想,还能做得到吗?”
“登云步月”,四个字高高挂在他身后,承载着他对未来的无限向往。
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