盧伊
張榮橋永遠忘不掉一年多前的那個清晨。
2021年5月15日凌晨,在距地球3.2億公里外的火星軌道,天問一號著陸巡視器與環(huán)繞器分離后,按照預(yù)定的軌跡,進入火星大氣層。著陸巡視器展開配平翼,一系列的動作之后,著陸平臺緩緩降落。著陸平臺在跨越“黑色九分鐘”后,于7時18分穩(wěn)穩(wěn)落在火星烏托邦預(yù)選著陸區(qū)。中國首次火星探測任務(wù)著陸火星成功了。他事后回憶這一瞬間,只留下12個字:“不能自已,流下淚水,有甜有咸?!?/p>
2022年7月16日,張榮橋獲評“2021—2022影響世界華人大獎”,表彰其作為中國首次火星探測任務(wù)工程總設(shè)計師,在世界科學(xué)研究領(lǐng)域做出的卓越貢獻。
第一次去火星,應(yīng)該怎么走
步入航天領(lǐng)域,始于機緣巧合。
張榮橋出生于安徽祁門縣,當(dāng)年填報高考志愿時,老師給了他兩個字的建議:“偏”,找偏遠地區(qū)的高校,“冷”,選冷門的專業(yè),這樣錄取概率更大。因此,他選擇了西北電訊工程學(xué)院(今為西安電子科技大學(xué))電磁場與微波技術(shù)專業(yè)。
1988年本科畢業(yè)后,張榮橋進入中國空間技術(shù)研究院繼續(xù)深造。畢業(yè)后,他留在中國空間技術(shù)研究院工作,一干就是13年,主要從事衛(wèi)星測控和遙感信息處理方面的工作,后加入探月工程團隊,曾擔(dān)任探月工程副總設(shè)計師。
2010年,隨著中國提出火星探測設(shè)想,張榮橋根據(jù)組織安排,開始從事該工程的規(guī)劃論證和立項工作。工作之初,他對這項工作的描述就兩個詞:難,重要。
難。火星一度被航天界稱為“航天器的墓地”。目前,國際上47次火星探測任務(wù)中,僅25次成功或部分成功,工程實施難度不言而喻。
重要。開展深空探測不僅有助于人類了解太陽系和生命起源與演化規(guī)律,推動社會經(jīng)濟發(fā)展和人類文明的持續(xù)進步,也是國家綜合國力和創(chuàng)新能力的體現(xiàn)。
第一次去火星,應(yīng)該怎么走?這是論證階段花力氣最多、爭議最大的一個問題。
當(dāng)時,項目組深知火星探測的難度,曾考慮采取類似探月工程“繞、落、回”三步走的方案,這樣風(fēng)險相對較小,穩(wěn)扎穩(wěn)打。
“但我們還是心有不甘?!睆垬s橋說,“中國火星探測起步晚,與國外存在一定差距,但隨著我國成功實施載人航天和探月工程,為火星探測提供了一定的技術(shù)和設(shè)備基礎(chǔ),我們不能只考慮風(fēng)險,我們要有擔(dān)當(dāng)精神和攻堅克難的勇氣。這是我們幾代中國航天人的夢想,也是我國航天事業(yè)發(fā)展的一個必然選擇?!?/p>
經(jīng)過長時間的思想碰撞,專家們終于達成共識:我們“伸伸手、踮踮腳”,一步實現(xiàn)“繞、著、巡”的風(fēng)險是可控的。
不過,這也意味著研制難度和風(fēng)險加大,即失敗的可能性增加,這些都變成了研制人員的壓力。面對巨大挑戰(zhàn),工程團隊在項目初期就做好計劃,對技術(shù)方案進行反復(fù)設(shè)計確認,并開展了大量地面試驗驗證工作。
三個目標,過程決定結(jié)果
論證完成后,2014年9月,中國首次火星探測任務(wù)進入先期研制階段,兩年后正式立項。早在那時,就已定好發(fā)射時間:2020年7月下旬。
這不僅因為時值火星探測發(fā)射窗口期,更想趕在中國迎來第一個百年之際,讓中國的機器人在火星表面巡視。
受天體運行規(guī)律和技術(shù)的約束,每隔26個月才有一次發(fā)射窗口期,每次大約半個月,每天約30分鐘。一旦錯過,發(fā)射就要推遲26個月。原定于2020年發(fā)射的歐空局和俄羅斯的聯(lián)合火星探測項目,就因技術(shù)原因和疫情影響無奈延期。
突如其來的新冠疫情給原本緊張的研制周期帶來巨大阻力。“我們的工程研制人員面對疫情帶來的嚴重困難,勇于擔(dān)當(dāng),在各級政府和有關(guān)單位的大力協(xié)同、周密安排之下,克服疫情對任務(wù)實施的不利影響,實現(xiàn)按計劃準時成功發(fā)射?!睆垬s橋說。
2020年7月23日,長征5號運載火箭搭載著天問一號探測器駛?cè)胄强眨?jīng)過202天的星際飛行和93天的火星環(huán)繞與著陸區(qū)詳查,綜合獲取到關(guān)于著陸區(qū)的各種信息后,張榮橋?qū)χ懭蝿?wù)充滿信心。
相比成功著陸的結(jié)果,張榮橋更關(guān)注過程,因為過程決定結(jié)果。為此,他們從研制伊始,就始終保持戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢、如履薄冰、如臨深淵的態(tài)度做好各項工作。如針對火星大氣稀薄且具有不確定性,工程人員研發(fā)了氣動外形減速技術(shù),確保著陸巡視器在著陸過程中保持穩(wěn)定姿態(tài)并高效減速;為適應(yīng)火星復(fù)雜地形,他們?yōu)榛鹦擒囋O(shè)計了六輪獨立驅(qū)動的主動懸架結(jié)構(gòu)系統(tǒng),此外在碳化硅車輪上還有“中”字形的浮雕,既能用于標記行駛里程,又能在火星表面留下中國印記。
“只要過程到位了,結(jié)果在我們心里就是有底的?!?021年5月15日,天問一號探測器平穩(wěn)降落在火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū),整個過程“像教科書那樣精準和順暢”。2021年5月22日,“祝融號”火星車駛離著陸平臺,正式踏上火星大地,開啟巡視探測之旅。由此,中國首次火星探測任務(wù)一次實現(xiàn)火星“環(huán)繞、著陸、巡視”三大目標,探測工程取得圓滿成功,邁出了中國行星探測征程的重要一步。
截至目前,“祝融號”火星車已開展超過300個火星日的探險之旅,不僅傳回大量科學(xué)探測數(shù)據(jù),還與歐空局“火星快車”軌道器開展了在軌中繼通信試驗。
中國速度,開啟航天新征程
2021年12月15日,張榮橋入選《自然》雜志“影響2021年科學(xué)事件的十位人物”,是當(dāng)年榜單上唯一的中國人。2022年7月,他亦獲頒“世界因你而美麗——2021—2022影響世界華人盛典”大獎。
“這不是我個人多么出色多么優(yōu)秀,而是大家對天問一號任務(wù)給予了高度的認同,我作為工程總設(shè)計師只是做了我應(yīng)該做的事情?!毕啾葌€人榮譽,張榮橋更將此視為對工程背后的五大系統(tǒng)、上千家研制單位、數(shù)萬名科技工作者十年工作的肯定。
曾有人問他,如果要給中國首次火星探測任務(wù)打分,你會打多少分?張榮橋說:“若從研制要求來看,我們交了100分考卷,但在卷子之外,我們還可以做得更好。”有人認為這是一種謙遜之姿,也有人覺得此話頗有完美主義的味道,但張榮橋并不認同,他一直堅持實事求是、嚴謹務(wù)實的科學(xué)態(tài)度,精益求精是他的一貫作風(fēng)。
如今,隨著火星北半球進入冬季,太陽光照強度逐漸減弱,夜間氣溫降至零下100攝氏度以下,著陸區(qū)還出現(xiàn)了沙塵天氣,“祝融號”火星車開始進入休眠模式,等待年底火星北半球冬去春來時,再將火星車喚醒重啟。
天問一號開啟了中國行星探測新征程。按照中國行星探測工程的整體規(guī)劃,中國將以火星探測為主線,在2030年前后,陸續(xù)開展小行星探測、火星取樣返回和木星系探測等任務(wù)。
“人類迄今還沒有實現(xiàn)火星取樣返回,對我們來講挑戰(zhàn)巨大?!睆垬s橋說。
曾有科學(xué)家稱,火星取樣返回是可以與阿波羅登月相媲美的人類科技創(chuàng)舉。張榮橋認為,中國行星探測工程發(fā)展規(guī)劃是環(huán)環(huán)相扣的,天問一號火星探測任務(wù)已實現(xiàn)了火星到達和著陸巡視,天問二號小行星探測器將開展從地外天體采樣返回技術(shù),而這些,都將成為天問三號火星取樣返回重要環(huán)節(jié)的先期驗證。中國航天人將以中國速度,不斷續(xù)寫中國行星探測的新高度。
天問一號著陸火星那天,張榮橋落淚的視頻在網(wǎng)上被“刷屏”,他一頭白發(fā),腳穿樸素的布鞋,身后是寫滿數(shù)據(jù)的黑板,這一場景讓無數(shù)網(wǎng)友濕了眼眶。大家說:一頭白發(fā),一雙布鞋,撐起一個國家的希望。
(摘自《時代郵刊》2022年第9期)