所有的一切都是利用中國自己的技術(shù)、自己的產(chǎn)品、自己的設(shè)計、自己的條件完成的。“嫦娥一號”，完完全全的“Made in China”
西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，我國自行研制的長征三號甲運載火箭于10月24日18時5分托舉著“嫦娥一號”衛(wèi)星順利升空。至此，中國航天一座新的里程碑式重大工程——繞月探測工程成功拉開序幕。
從論證到立項
2000年11月22日，中國政府首次公布了航天白皮書——《中國的航天》，明確了近期發(fā)展目標中包括“開展以月球探測為主的深空探測的預(yù)先研究”。
2001年，由航天科技集團公司高級技術(shù)顧問孫家棟院士牽頭，國防科工委組織航天科技集團公司、中國科學(xué)院、總裝備部有關(guān)單位等，正式啟動月球探測工程的相關(guān)論證工作。航天科技集團公司所屬的中國空間技術(shù)研究院作為中國空間技術(shù)的主力軍，率先展開月球探測衛(wèi)星方案的論證工作。
誕生了東方紅一號、神舟系列飛船的中國空間技術(shù)研究院，充分利用我國應(yīng)用衛(wèi)星研制成功的經(jīng)驗和成果，最大限度地采用經(jīng)過飛行試驗檢驗的衛(wèi)星平臺及相關(guān)分系統(tǒng)的硬件和軟件，通過兩年多的艱苦會戰(zhàn)，設(shè)計出結(jié)合了東方紅三號衛(wèi)星平臺與中國資源衛(wèi)星特點，又具備多項新技術(shù)的“嫦娥一號”衛(wèi)星方案，并順利完成了奔月、探月的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
從1994年國家組織相關(guān)專家對開展月球探測的必要性、可行性進行初步分析和論證，到2004年2月25日國防科工委正式宣布中國月球探測工程“嫦娥工程”正式實施，前后共有包括航天科技集團公司專家在內(nèi)的50多名院士、150多位專家參加了探月工程的論證和實施準備工作。這些前期大量的分析論證和方案設(shè)計工作，為日后三年內(nèi)如期完成探月計劃奠定了堅實的基礎(chǔ)。
2004年1月23日，溫家寶總理批準繞月探測工程立項，我國月球探測工程全面啟動。作為“‘繞’、‘落’、‘回’”三步走的第一步，一期工程就是研制和發(fā)射探月衛(wèi)星“嫦娥一號”。
“嫦娥工程”總體對“嫦娥一號”衛(wèi)星提出的目標是：精確變軌、繞月飛行、有效探測、一年壽命。
在研制中，為實現(xiàn)多次軌道機動和在各種復(fù)雜的環(huán)境下衛(wèi)星能夠可靠運行，工程技術(shù)人員遵循和貫徹了一系列可靠性設(shè)計原則，采用了大量的相關(guān)技術(shù)，極大地增強了衛(wèi)星的可靠性。
首先，盡可能地簡化設(shè)計。本著簡單實用可靠的原則，“嫦娥一號”衛(wèi)星在初樣設(shè)計中，盡量簡化系統(tǒng)配置，減少硬件和軟件的數(shù)量和規(guī)模。
其次，堅持了技術(shù)的繼承性和產(chǎn)品的通用化、系列化和組合化的“三化”原則，最大限度地采用了“三化”產(chǎn)品或經(jīng)過空間飛行考驗的硬件、軟件和成熟技術(shù)。部件的選擇繼承了許多衛(wèi)星的成熟部件，并根據(jù)“嫦娥一號”衛(wèi)星的特殊應(yīng)用做了適應(yīng)性修改和優(yōu)化設(shè)計，實施了新技術(shù)必須經(jīng)過驗證的做法。
第三，進行了冗余和容錯設(shè)計。采取充分和合理的硬件和軟件的冗余和容錯設(shè)計，提高了系統(tǒng)的可靠性。
第四，進行了耐環(huán)境的設(shè)計等。
實現(xiàn)多項技術(shù)跨越
“嫦娥一號”衛(wèi)星是繞月探測衛(wèi)星工程五大系統(tǒng)的核心部分。在總設(shè)計師葉培建、副總設(shè)計師孫澤洲的帶領(lǐng)下，“嫦娥”團隊的攻關(guān)成果來之不易。
國際上走在深空探測最前沿的國家，進行月球探測的第一步往往選擇“撞”或者“掠”，就是利用撞向月球或者從月球身邊掠過的時間，對月球進行基本的探測，在掌握了月球的一些基本數(shù)據(jù)后再進行繞月飛行。而“嫦娥一號”衛(wèi)星起點選擇“繞”！
對一個距離地球38萬多公里遠的從未到過的天體，如何去？怎么去？要讓“嫦娥”跨越如此遙遠的距離順利奔向月球，研制人員先后攻克了衛(wèi)星軌道設(shè)計、大幅度提升遠距離測控技術(shù)、如何克服月食影響等多項技術(shù)難關(guān)。
怎樣才能選擇一條既精準又合適的地—月轉(zhuǎn)移軌道，并在異常復(fù)雜的太空環(huán)境下調(diào)整、維持和優(yōu)化軌道呢？按照設(shè)計方案，“嫦娥一號”衛(wèi)星發(fā)射后先在三個調(diào)相軌道運行幾天，軌道周期分別是16、24和48小時，之后再奔月而去，并在抵達月球前“急剎車”，在繞月軌道上圍繞月球極地軌道作三次軌道調(diào)整后進入預(yù)定工作軌道。整個飛行過程要經(jīng)歷調(diào)相軌道、地月轉(zhuǎn)移軌道、月球捕獲軌道和環(huán)月工作軌道幾個階段。
軌道設(shè)計方案誕生是艱苦而具有決定性的。月球探測器運動的全過程要涉及三體問題，即使是最簡單的三體問題，歷代天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家的潛心研究至今也未找到工程上可用的分析解。有關(guān)專家找到了1960年代美國在著手“阿波羅”登月計劃時，兩位學(xué)者對地月轉(zhuǎn)軌問題所作的一篇奠基性的論文，無奈論文只給出了結(jié)果但未給出算法方面的任何信息。經(jīng)過反復(fù)的討論和無數(shù)次的計算，他們終于找到了一種數(shù)值方法原則上可以達到任意精度的有效方法，可以復(fù)現(xiàn)美國學(xué)者所獲得的結(jié)果。在此算法基礎(chǔ)之上，他們利用簡化的三體運動的模型對于地月轉(zhuǎn)軌進行全局性的研究，其結(jié)果對于“嫦娥一號”衛(wèi)星的軌道設(shè)計起了決定性的作用。
另一個需要攻關(guān)的軌道問題是關(guān)于調(diào)相軌道的設(shè)計。在把衛(wèi)星送入地月轉(zhuǎn)移軌道時，國外常用的做法是由運載火箭直接來完成這個任務(wù)�？紤]到擔(dān)任發(fā)射任務(wù)的長征三號甲運載火箭和東方紅三號衛(wèi)星平臺的實際情況，系統(tǒng)工程室采用了一種新的做法，火箭只把衛(wèi)星送到地球同步轉(zhuǎn)移軌道或者更高的超同步軌道，之后衛(wèi)星依靠自身的推進系統(tǒng)進一步加速達到月球附近。“嫦娥一號”衛(wèi)星是世界上實踐這種探月方式的第一顆衛(wèi)星。
從距地7萬公里到地月38萬公里的距離，衛(wèi)星各類信號面臨著嚴重衰減的問題。而現(xiàn)狀是，我國測控站只能支持略大于地球同步軌道衛(wèi)星的高度，如何大幅度地提升遠距離測控技術(shù)是要解決的另一關(guān)鍵。測控數(shù)傳分系統(tǒng)設(shè)計方案確定過程非常艱苦，負責(zé)這一課題的人員日夜攻關(guān)，對方案一次又一次的論證、修改，最終的方案設(shè)計擁有不少獨到之處，確保了“嫦娥一號”能夠把寶貴的科學(xué)探測數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠地傳回地面。其中，大角度機械掃描定向天線是首次被采用。
在各種方案已經(jīng)基本確定的情況下，2005年上半年，我國氣象部門預(yù)測到，“嫦娥一號”在一年的壽命期內(nèi)不可避免地需經(jīng)歷兩次月食！
這又是一個巨大的考驗！月食發(fā)生時，太陽光被擋住，周圍變得異常寒冷，衛(wèi)星是依靠太陽能供電工作，如果溫度太低，衛(wèi)星上的儀器將有可能凍結(jié)，無法工作。實際上月球表面的熱環(huán)境也十分復(fù)雜，這些都將對衛(wèi)星的供電能力、熱控的維持能力，星上狀態(tài)設(shè)置的準確性和最小功耗模式的穩(wěn)定性造成巨大影響。這一切意味著，在僅余的兩年時間里，必須通過各種補充試驗來設(shè)法提高“嫦娥一號”的生存能力和可靠性�？萍既藛T從攻關(guān)論證入手，全面分析各種不確定性因素，改進了相關(guān)分系統(tǒng)的設(shè)計，對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了專項試驗驗證，對衛(wèi)熱設(shè)計和數(shù)管軟件進行了修改和完善，使衛(wèi)星能夠抵御住巨大的冷熱溫差。
可以奔月，可以耐受高溫嚴寒，還必須具備一顆可靠靈敏的心臟，這顆心臟就是衛(wèi)星制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)，簡稱GNC系統(tǒng)。其中，紫外敏感器是本次GNC系統(tǒng)的一個亮點，是我國首次在衛(wèi)星上使用。紫外月球敏感器是一全新的具有國際水準的設(shè)備，在150°大視場光學(xué)設(shè)計、復(fù)雜月像處理并提取姿態(tài)信息及整機地面試驗與驗證等方面均有所創(chuàng)新，產(chǎn)生了若干項自主知識產(chǎn)權(quán)。裝配了各種敏感器的GNC系統(tǒng)可以自主地指揮衛(wèi)星做出各種動作，也可以按照地面站的指令讓衛(wèi)星在太空中也能按照人們的意圖工作。
“嫦娥工程”一期工程將創(chuàng)造中國航天器史上多個第一的紀錄：第一個進入月球軌道的航天器；第一次在飛行中實現(xiàn)至少8次變軌的航天器；第一次使用紫外敏感器進行姿態(tài)確定的航天器；第一次實現(xiàn)遠程測控通信的航天器等。
長征火箭不辱使命
發(fā)射“嫦娥一號”衛(wèi)星的長征三號甲運載火箭，由中國航天科技集團公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院研制。
“長三甲”與探月工程的淵源頗深。也許人們想象不到，長三甲的研制者是最早明確提出探月設(shè)想的團隊之一。這里面有個小故事。1993年，長征三號甲火箭正在研制，準備于次年初進行第一次飛行試驗。此時，第一次飛行試驗還沒有明確的有效載荷，于是火箭總設(shè)計師龍樂豪等想到是否可以用它來進行探月的嘗試，把一個東西打到月球上去，在月球上第一次留下中國人的印記。這樣既試驗了火箭性能，又為探月開了路，豈不一舉兩得？這個建議在內(nèi)部會議上被提了出來，然而終因缺乏可行性而沒有得到批準。十多年后，長三甲火箭果真承擔(dān)起發(fā)射我國第一顆繞月探測衛(wèi)星的重任。
長三甲火箭從一開始研制就制定了較高的技術(shù)指標。為了實現(xiàn)這些指標，研制人員在方案論證階段提出百余項新技術(shù)項目，其中重大新技術(shù)項目約30項，關(guān)鍵技術(shù)4項。隨著研制工作的逐步深入，又提出了一些新的課題，到1993年3月，重點新技術(shù)項目總數(shù)為41項。這些新技術(shù)不但代表著當(dāng)時國內(nèi)的最高水平，許多項目還趕上或超過了世界航天大國的技術(shù)水平。其中重大技術(shù)關(guān)鍵項目有4項，即:大推力氫氧發(fā)動機；動調(diào)陀螺四軸平臺技術(shù)；冷氦加溫增壓技術(shù)；低溫氫氣能源雙擺伺服機構(gòu)技術(shù)。重點新技術(shù)有41項，這些新技術(shù)為火箭整體技術(shù)目標的實現(xiàn)提供了保證，同時，四大關(guān)鍵技術(shù)的確立，形成了整個火箭研制的主攻方向。經(jīng)過8年攻關(guān)，上述技術(shù)先后都被突破。
為了執(zhí)行“嫦娥一號”衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，火箭研制人員對長征三號甲作了適應(yīng)性改進，應(yīng)用了5項科技創(chuàng)新項目。它們分別是：長征三號甲系列火箭遠距離通用測試發(fā)控系統(tǒng)總體設(shè)計；控制系統(tǒng)系統(tǒng)級冗余技術(shù)研究與應(yīng)用；三級氫氧發(fā)動機校準試車后不分解技術(shù)研究與應(yīng)用；激光慣性測量組合技術(shù)研究與應(yīng)用；可靠性增長項目應(yīng)用。
十多年來，長三甲火箭先后多次發(fā)射，次次成功，取得了100%成功。這一次，長三甲火箭再次不辱使命，圓滿完成了發(fā)射任務(wù)，準確地把“嫦娥一號”衛(wèi)星送入了預(yù)定軌道。
年輕的事業(yè)，年輕的團隊
“嫦娥一號”衛(wèi)星副總指揮龍江，34歲。
“嫦娥一號”衛(wèi)星副總設(shè)計師孫澤洲，37歲。
“嫦娥一號”衛(wèi)星總體主任設(shè)計師饒煒，36歲。
“嫦娥一號”研制團隊平均年齡不到30歲。這是一支那么年輕的團隊！
要實現(xiàn)“精確變軌，繞月飛行，首飛成功，一年壽命”的探測工程目標，年輕的嫦娥研制團隊在充分利用現(xiàn)有衛(wèi)星研制成果的同時，更針對月球探測衛(wèi)星的新特點，集思廣益開拓進取，短短3年多來先后攻克了軌道設(shè)計、月食問題、兩自由度數(shù)傳定向天線研制、衛(wèi)星熱設(shè)計、制導(dǎo)/導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)設(shè)計、測控數(shù)傳分系統(tǒng)設(shè)計、紫外月球敏感器、數(shù)管分系統(tǒng)設(shè)計等一系列技術(shù)難題，拿下了一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。
按照中央“高標準、高質(zhì)量、高效率地完成繞月探測任務(wù)”的指示，“嫦娥一號”衛(wèi)星研制團隊狠抓質(zhì)量管理。在衛(wèi)星研制的過程中，他們周密計劃、大力協(xié)同，對所有單機、分系統(tǒng)和系統(tǒng)總體的設(shè)計都要進行全面復(fù)查復(fù)審、反思、質(zhì)疑，每個環(huán)節(jié)都要進行拉網(wǎng)式的、從最小單元開始的復(fù)查復(fù)審，反思存在的差距和薄弱環(huán)節(jié)。整個嫦娥研制隊伍上下一心，把每一項復(fù)查工作都深入到研究室工程組一級，確�！版隙鹨惶枴毙l(wèi)星不帶問題出廠、不帶問題轉(zhuǎn)場、不帶隱患上天和在軌穩(wěn)定運行。
除了繼承已有的經(jīng)驗，完成型號質(zhì)量工作中的一系列“規(guī)定動作”，如復(fù)核復(fù)算與復(fù)查、嚴格質(zhì)量歸零、認真評審、關(guān)鍵件及關(guān)鍵項目控制等，他們還針對衛(wèi)星可能發(fā)生的意外情況，提前做好了84項故障預(yù)案與對策，對每個可能出現(xiàn)的故障都進行了預(yù)先的模擬，做足了解決方案。根據(jù)“嫦娥”的飛行特點，飛控分系統(tǒng)在發(fā)射前進行了大量飛控準備，在地面建立了一整套地面支持系統(tǒng)。這一套1:1的地面系統(tǒng)從衛(wèi)星發(fā)射的第一秒起就能夠?qū)崟r模擬衛(wèi)星運行情況，一旦衛(wèi)星在天上發(fā)生意外，在地面就能夠一目了然運籌帷幄，在第一時間同步發(fā)現(xiàn)故障。
測控也是“嫦娥一號”衛(wèi)星質(zhì)量的一個關(guān)鍵問題，為了確保測控的安全和可靠，研制隊伍對所有要求測控的地方都進行了對接。這個由二三十歲年輕人組成的對接試驗隊在葉培建院士帶領(lǐng)下跋山涉水，奔赴全國各地的站點以及德國等地進行測控工作。他們帶著二十多個沉重的設(shè)備箱，沿途搬運裝卸，在一天之內(nèi)從祖國最西邊的新疆輾轉(zhuǎn)趕到魚米之鄉(xiāng)的蘇滬，無論是苦戰(zhàn)在烏市早晚二三十度溫差的南山牧場上，還是耐受著華東三十多攝氏度的桑拿天；無論是工作在條件較好的屏蔽間內(nèi)，還是奮戰(zhàn)在正在檢修、條件艱苦的測控船上，每當(dāng)?shù)竭_一個新的目的地時，不管有多晚，有多累，大家放下行李后的第一件事，就是把設(shè)備展開進行檢查。
三年磨一劍，中國空間技術(shù)研究院“嫦娥”研制隊伍為衛(wèi)星健康奔向月宮打下了堅實的基礎(chǔ)，也向世人展示了深空探測人才的智慧與品格。
與實施載人航天工程一樣，月球探測是一個國家綜合國力的體現(xiàn)，是航天技術(shù)發(fā)展水平的象征，是提升國家地位的載體，更是一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標志。
中國航天科技集團公司總經(jīng)理、繞月探測工程領(lǐng)導(dǎo)小組副組長馬興瑞說，利用“嫦娥一號”衛(wèi)星，我國將成為世界上第一個繪制立體月球地圖的國家。國際上已有多個版本的平面月球地圖，但立體的只有兩幅，且做得不完整�！版隙鹨惶枴毙l(wèi)星將通過對月球表面進行全月面三維立體照相，繪制出完整細致的立體月球地圖。由于目前國際上還沒有覆蓋真格月面的影像，如果我國獲取全月面三維影像，將能夠更好地了解月球表面的基本地貌、地質(zhì)構(gòu)造、演化歷史。我國要爭取比國外已有的此類圖像做得更完整、更精細，從而獲知為未來登陸月球提供參考數(shù)據(jù)。
據(jù)介紹，中國還將首次利用微波輻射來測量月壤厚度，并估算月壤中氦-3的分布和資源量。還將對月球表面的其他有用元素進行探測，并初步編制各元素的月面分布圖。之前美國已經(jīng)做了5種有用元素的全球性分布與含量探測，“嫦娥一號”要把元素探測的范圍擴大到14種。此外，“嫦娥一號”衛(wèi)星將首次探測遠至4萬至40萬公里間的空間環(huán)境。更難能可貴的是，在這宏大的系統(tǒng)工程中，所有的一切都是利用中國自己的技術(shù)、自己的產(chǎn)品、自己的設(shè)計、自己的條件完成的�！版隙鹨惶枴�，完完全全的“Made in China”!(記者 王羽瀟)
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