曠平昌
登月,是中國人的千年夢想。嫦娥一號衛(wèi)星,便承載了全體中國人的這個夢想。
“如果你保證火箭在‘零窗口成功發(fā)射,我保證一定實現(xiàn)嫦娥一號可控撞月!”這是嫦娥一號任務(wù)前,衛(wèi)星總設(shè)計師葉培建與時任西昌衛(wèi)星發(fā)射中心主任李尚福的一個約定。
這個約定,在2007年的夏秋之季,曾經(jīng)是那么的鼓舞人心。
發(fā)射窗口指的是一個時間段,“零窗口”指的是在窗口前沿,在預(yù)先計算好的發(fā)射時間,分秒不差地將火箭點火升空,如果有任何延誤與變更,就不叫“零窗口”。但是影響準(zhǔn)時點火的因素很多,目前世界上還沒有哪一個國家能夠確?;鸺傲愦翱凇卑l(fā)射。
發(fā)射嫦娥一號衛(wèi)星與發(fā)射其他衛(wèi)星不同,對發(fā)射時間有兩個非??量痰囊螅皇菍Πl(fā)射日的要求,二是對發(fā)射窗口的要求。月球距地球38萬公里,經(jīng)計算,每年只有3天適合發(fā)射,每天的發(fā)射窗口僅為30分鐘。也就是說,必須在指定的3天內(nèi)發(fā)射,必須在30分鐘內(nèi)發(fā)射,而且最好在窗口的前沿,分秒不差地發(fā)射出去。
根據(jù)任務(wù)要求,只要火箭在窗口時間內(nèi)成功發(fā)射,并將衛(wèi)星送至預(yù)定軌道,便可算成功。然而對嫦娥一號來講,窗口的第1分鐘與窗口最后的第30分鐘,差別是相當(dāng)大的,因為地球在自轉(zhuǎn),如果第1分鐘這個時刻沒打掉,再過30分鐘打,地球已經(jīng)轉(zhuǎn)了30分鐘了,為了追這個30分鐘,嫦娥一號要多準(zhǔn)備120公斤燃料。而且,所消耗衛(wèi)星燃料的多少直接關(guān)系到嫦娥一號衛(wèi)星工作壽命。
可見,“零窗口”發(fā)射,對嫦娥一號衛(wèi)星的意義多么重大!為節(jié)省衛(wèi)星推進劑,加大衛(wèi)星入軌成功率,中心從領(lǐng)導(dǎo)到科研人員,再到第一線的技術(shù)人員,都決心實現(xiàn)“零窗口”發(fā)射。
信心來源于扎實的準(zhǔn)備。
面對航天技術(shù)難題,中心技術(shù)人員自加壓力,對任務(wù)全過程進行識別,開展風(fēng)險分析,每一個環(huán)節(jié)都精準(zhǔn)受控。發(fā)射場區(qū)組織全系統(tǒng)人員開展科技大練兵,各分系統(tǒng)、各崗位,數(shù)萬臺套設(shè)備,步調(diào)一致地進行操作。氣象系統(tǒng)調(diào)出場區(qū)30年來的氣象資料,對歷年來同一時段的溫度、濕度和降水進行科學(xué)分析,提出了一系列實用、可靠的天氣預(yù)報指標(biāo)和預(yù)報模式,為確?!傲愦翱凇卑l(fā)射提供準(zhǔn)確的氣象預(yù)報。
衛(wèi)星測試,火箭測試,轉(zhuǎn)運吊裝,星箭對接,匹配測試……長征三號甲火箭、嫦娥一號衛(wèi)星在發(fā)射區(qū)測試合格,一切都很順利,
然而,就在嫦娥一號即將發(fā)射之際,西昌下起了連日陰雨,似乎老天也在提示著西昌航天人,“嫦娥”奔月,可不是那么簡單。
果然,大問題來了。
2007年10月21日,離預(yù)定嫦娥一號發(fā)射還有三天,科研人員在對火箭做最后一次總檢查、即將加注發(fā)射的關(guān)鍵時刻,火箭“安控官”車著明通過計算分析發(fā)現(xiàn),按照理論彈道應(yīng)該是104度射向,落區(qū)應(yīng)該在104度的星下點投影,但實際顯示卻是在20度方向,火箭地面安控落點預(yù)示火箭初始飛行段將出現(xiàn)較大偏差!這不僅直接影響指揮部對火箭飛行的安全研判,而且還將嚴(yán)重威脅航區(qū)成千上萬群眾的生命財產(chǎn)安全!
衛(wèi)星發(fā)射地面安全控制無小事,發(fā)射前不能帶一點隱患上天,這是首要的原則。火箭飛行過程中一旦狀態(tài)出現(xiàn)重大異常,將選擇合適地點對火箭進行炸毀處理,以盡量避免對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成破壞。
2003年11月29日,載有兩顆衛(wèi)星的H2A火箭從日本種子島宇宙中心發(fā)射升空,因偏離了預(yù)定軌道而被迫引爆。美國、法國也有過火箭升空偏離軌道炸毀的先例。
推遲發(fā)射?如果推遲,一旦錯失窗口,發(fā)射將推遲到下一年。
按期發(fā)射?萬一失利,星箭毀掉不說,航道下的萬千群眾,也將處在災(zāi)難的陰影中。
這時,距嫦娥一號發(fā)射僅剩下60多個小時。
作為安全判決專家,車著明臨危受命,他帶著一幫人鉆進機房,結(jié)合現(xiàn)有理論,根據(jù)落點分析研究經(jīng)驗,驗證上百種算法,比對幾十萬行的程序代碼,驗證不計其數(shù)的數(shù)學(xué)公式,終于,問題找到了。小小的一行代碼,讓車著明團隊緊張地忙活了30多個小時。車著明帶著問題歸零報告,激動向上級報告:隱患排除,可以安全實現(xiàn)“零窗口”發(fā)射!
2007年10月24日,涼山彝族自治州冕寧縣群山深處的山谷里,天藍風(fēng)輕。群山中高聳的乳白色運載火箭,托舉著體重2350公斤的嫦娥一號衛(wèi)星。而衛(wèi)星飛向的月球,就掛在遠處的天幕和山巒之間。
24日18時05分04秒,嫦娥一號實現(xiàn)了“零窗口”點火升空。
北京航天飛行控制中心傳來數(shù)據(jù),衛(wèi)星在太平洋上空,以接近每秒8公里的速度進入預(yù)定的大橢圓軌道。
天邊升起了絢麗的晚霞,盡管夜幕尚未完全降臨,農(nóng)歷九月十四的月亮此刻顯得格外明亮。19時09分,嫦娥一號衛(wèi)星發(fā)射成功,總里程100多萬公里、時間為兩周左右的漫長“嫦娥”奔月旅程開始了。
正是由于“零窗口”發(fā)射省下了準(zhǔn)備用于軌道修正的120公斤燃料,嫦娥一號衛(wèi)星在完成一年壽命以后,又繼續(xù)運行了4個月,并利用多余的燃料做了大量的試驗。其中很著名的試驗就是把原來的軌道200公里降到了100公里,又從100公里降到了15公里,又回到200公里。最后在2009年3月1日,“嫦娥一號”在超長服役并完成大量拓展性試驗后,實現(xiàn)中國第一次可控撞月。
背景:探月工程是我國中長期科技發(fā)展的一項重大工程。2004年,我國正式啟動月球探測工程,嫦娥一號作為整個計劃的開端,不僅驗證了我國深空測量控制能力,傳回了中國第一幅全月球影像圖,更在經(jīng)濟、科技、人文等領(lǐng)域具有深遠影響,被譽為繼人造地球衛(wèi)星、載人飛船之后,中國航天史上的第三座里程碑。