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5月22日，“祝融號(hào)”火星車開始執(zhí)行我國首次火星任務(wù)中最后一個(gè)階段的任務(wù)——巡視探測。7天前的5月15日，“天問一號(hào)”探測器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)。《面對面》記者專訪了航天科技集團(tuán)五院“天問一號(hào)”火星探測器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師孫澤洲，揭秘中國成功“探火”的背后故事。

與美國、阿聯(lián)酋航天器同場競技，“壓力程度無法用語言形容”

5月15日，“天問一號(hào)”成功著陸，我國成為世界上僅有的幾個(gè)登陸火星的國家。“天問一號(hào)”的這次飛行，其實(shí)是與阿聯(lián)酋的“希望號(hào)”和美國的“毅力號(hào)”同場競技。2020年7月的發(fā)射窗口期，三個(gè)國家的三顆火星探測器相繼發(fā)射升空，踏上奔向火星的征途。“希望號(hào)”的目標(biāo)是環(huán)繞火星研究火星大氣，而“天問一號(hào)”和“毅力號(hào)”的目標(biāo)都是登陸火星。2021年2月，“希望號(hào)”與“天問一號(hào)”進(jìn)入環(huán)火軌道，“毅力號(hào)”成功降落火星表面。

在講到三國航天器同場競技時(shí)，孫澤洲一度哽咽。

記者：一旦跟別的國家同臺(tái)競技，尤其還是在領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)比我們提前幾十年的國家，這個(gè)時(shí)候附加的壓力有多大？

孫澤洲：我們月球探測的時(shí)候沒有人跟我們在同時(shí)期做月球軟著陸探測，類似于運(yùn)動(dòng)場只有我一個(gè)運(yùn)動(dòng)員，成功與否只是我的一次任務(wù)而已。而這次三個(gè)航天器同場競技，阿聯(lián)酋“希望號(hào)”已經(jīng)環(huán)繞成功了，美國“毅力號(hào)”已經(jīng)著陸成功了，這時(shí)候“天問一號(hào)”在我心里已經(jīng)不是一個(gè)任務(wù)完不完成這么簡單，我不太好用語言來表達(dá)我壓力的程度，但確實(shí)我包括我們團(tuán)隊(duì)在這個(gè)過程中承受的壓力跟以前的任務(wù)相比，真的不一樣。

從著陸到巡視探測，中間為何留出7天時(shí)間？

5月22日10時(shí)40分，“祝融號(hào)”火星車到達(dá)火星表面，開始執(zhí)行我國首次火星任務(wù)中最后一個(gè)階段的任務(wù)—巡視探測。7天前，5月15日7時(shí)18分，“天問一號(hào)”探測器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)。

記者：著陸之后，火星車停留的這幾天在做什么呢？

孫澤洲：首先著陸之后第一天它有大量的關(guān)于自己狀態(tài)的設(shè)置，包括桅桿的展開、太陽翼的展開、天線的展開、移動(dòng)懸架的抬升等一系列工作，之后幾天它要完成對周圍的環(huán)境感知，以及與地面建立通訊。

  “火星蝴蝶”，是如何設(shè)計(jì)出來的？

接下來的3個(gè)火星月，“祝融號(hào)”將在火星上開展地表成分、物質(zhì)類型分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及火星氣象環(huán)境等探測工作。這輛以中國上古神話中的火神命名的火星車重量達(dá)到240公斤左右，為6輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，攜帶6臺(tái)載荷，其太陽翼呈蝴蝶翼形。因此有人形象地將“祝融號(hào)”火星車比喻為“火星蝴蝶”。

記者：為什么是蝴蝶呢？蝴蝶的想法是哪來的？

孫澤洲：我們太陽翼必須要面積大，不是因?yàn)橄朐O(shè)計(jì)成蝴蝶，是大家設(shè)計(jì)完之后覺得它像蝴蝶，收攏的時(shí)候都是扣在一起的。這個(gè)設(shè)計(jì)巧妙，同時(shí)還非常美觀。針對太陽翼的方案初期我們做了不止十種，一開始設(shè)計(jì)成翻開再展開的，我說那樣不行，一個(gè)是很復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)大，另外也太丑了。再一個(gè)需要二次展開，它也不可靠。我們最后設(shè)計(jì)成這樣，大家覺得非常美觀，我覺得很有特征，很有我們的標(biāo)識(shí)感。

“天問一號(hào)”裝有“黑匣子”，為著陸失敗做準(zhǔn)備

2016年，中國火星探測任務(wù)和嫦娥四號(hào)探測器任務(wù)分別正式立項(xiàng)，孫澤洲被任命為兩大探測器的“雙料”總設(shè)計(jì)師，一面飛“月球”，一面奔“火星”。從“探月”到“探火”，距離從38萬公里一下子“跨越”到4億公里，而且火星表面環(huán)境更為復(fù)雜兇險(xiǎn)。首次火星探測任務(wù)計(jì)劃通過一次任務(wù)實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞、著陸和巡視，對火星進(jìn)行全球性、綜合性的環(huán)繞探測，在火星表面開展區(qū)域巡視探測。想要通過一次發(fā)射就完成三項(xiàng)目標(biāo)，這在全球尚屬首次。

記者：有句話，火星是很多探測器的墳場，也就是說它失敗率實(shí)在是太高了，人家單項(xiàng)任務(wù)失敗率就很高，我們要一次出發(fā)完成三項(xiàng)任務(wù)。你們在設(shè)計(jì)之初有沒有把這些因素都綜合考慮進(jìn)去，萬一我們失敗了？

孫澤洲：我們做了很多準(zhǔn)備，甚至可以說至少有一半甚至一半以上的精力都是在做防止極小概率事情發(fā)生的工作。這次著陸系統(tǒng)還帶了一個(gè)信標(biāo)裝置，類似于飛機(jī)的黑匣子，我們考慮到如果沒有真正平穩(wěn)著陸到火星表面，比如撞擊的話，我們在一定程度上也可以靠這個(gè)信標(biāo)把進(jìn)入過程中關(guān)鍵的記錄數(shù)據(jù)傳回地面，便于我們對過程中的原因進(jìn)行分析。

為模擬火星開傘，專門研制發(fā)射火箭彈

火星和地球的公轉(zhuǎn)周期決定了大約每隔26個(gè)月，有一個(gè)最佳發(fā)射窗口，這時(shí)航天器從地球出發(fā)到達(dá)火星所需要的轉(zhuǎn)移能量最少。

為了趕在2020年的最佳發(fā)射窗口前完成所有準(zhǔn)備工作，孫澤洲帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)赴新疆戈壁、內(nèi)蒙草原進(jìn)行大量外場試驗(yàn)，建造火星環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)施，完成了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

孫澤洲：我們不是簡單地把傘用飛機(jī)拉到空中，然后把傘一扔就行。對進(jìn)入地球的航天器來講，用這種方式驗(yàn)證這個(gè)傘可以，但火星大氣比較稀薄，我們要在距離地球地面30多公里高度的情況下進(jìn)行模擬，才能跟進(jìn)入火星時(shí)大氣密度比較相似。我們?yōu)榱蓑?yàn)證這個(gè)傘，新研制了一枚火箭彈，把傘裝到模型上去，通過火箭彈把它打到我們要求的30—50公里的高度，火箭彈再把它分離出來。這個(gè)傘和模型之間再用我們的程控來控制，進(jìn)行開傘，模擬在火星上開傘的過程。

“未來的行星探測，要選出30歲的總師”

34歲擔(dān)任副總設(shè)計(jì)師，38歲擔(dān)任系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師，如今51歲的孫澤洲已經(jīng)作為總師放飛了嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)和天問一號(hào)三個(gè)深空探測器。從“奔月”到“探火”，正是千千萬萬和孫澤洲一樣的航天人不斷問天，推動(dòng)著中國探測器一步步遠(yuǎn)行，探索深空的奧秘。

孫澤洲：上世紀(jì)九十年代初我來到五院，那時(shí)候任務(wù)真的很少，一年發(fā)射不了一顆型號(hào)，后來從九十年代末開始有一個(gè)快速的發(fā)展期，這個(gè)發(fā)展期給我們提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，到現(xiàn)在我們也在重視這方面，大膽地給年輕人壓擔(dān)子，給他們更多的信任，那天我還說，以后的深空探測真的需要80后，甚至要讓更年輕的人擔(dān)當(dāng)主力。為什么這么說？像我們現(xiàn)在到月球幾天的飛行，到火星幾個(gè)月的飛行，到木星幾年的飛行，以后要到天王星、海王星，那可能需要幾十年的飛行。

記者：我入職的時(shí)候它飛走，我退休的時(shí)候他才到。

孫澤洲：所以我們開玩笑，下回更遠(yuǎn)的行星探測我們一定要選一個(gè)30歲的總師，要不然等飛到了，總師都退休了。