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中国深空探测航天器创新团队获科学技术进步奖

2015-02-05 12:50   浏览:1525 次
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从嫦娥奔月到万户飞天,千百年来,中华民族从未停止过对宇宙的探索。进入21世纪,国家明确提出以月球为主的深空探测目标,启动月球探测工程,并将其列入国家重大科技专项。航天器系统研制是工程任务的关键环节。

中国航天科技集团公司五院于2002年组建了以叶培建院士为带头人的创新团队,汇聚10余学科的专业技术人才,形成了我国深空探测领域发展战略及规划论证、航天器系统研究开发和总体设计的主力队伍。

1月9日,中共中央、国务院在京举行国家科学技术奖励大会,深空探测航天器系统创新团队荣获国家科学技术进步奖(创新团队)。这是集团公司首次获此殊荣。

中国“智”造铺探月之路

深空探测历来是航天强国实现技术突破和资源竞争的竞技场,技术难度高,风险极大。迄今为止,人类共实施了242次深空探测任务,其中月球探测的成功率仅为50.4%。

对此有着清醒认识的深空探测团队,在叶培建、孙泽洲等总设计师的带领下,将“创新”二字放在首位,致力于新型深空探测器系统技术研究和工程实践。在短短9年时间内,就实现了绕月、深空多目标和落月探测器的连续成功,取得了5项标志性成果,牵引并突破了20余项核心技术,其中3项达到国际领先、10项达到国际先进。

2004年,我国月球探测工程全面启动。深空探测航天器系统创新团队作为我国深空探测技术的主力军,率先开展了卫星总体方案深化论证和先期研制工作。嫦娥一号卫星便是我国航天事业发展第三座里程碑的开篇之作。

没有成熟的经验借鉴,叶培建带领这个平均年龄不到30岁的团队,针对月球探测卫星的新特点,采用多学科、全系统优化设计方法,高起点地确定了我国首个月球探测器的总体方案,并成功解决了轨道、控制、测控等多个难题,突破了月球环绕探测技术,用短短3年时间实现了我国首次环月探测。

嫦娥二号卫星作为探月工程二期的先导星,相较嫦娥一号卫星,技术难度和风险更大。以总设计师黄江川为代表的创新团队经反复核算,使嫦娥二号卫星的奔月时间相较嫦娥一号缩短了近一半,大大节省了卫星燃料。最终,团队突破了深空探测多目标、多任务探测技术,将中国深空探测推到一个新高度;实现了月球、日地拉格朗日L2点和小行星三类目标探测,取得了“低成本、高质量、高回报”的突出实效。

团队不仅在国际上首次实现从月球出发到L2点,实现了行星际轨道设计的突破,还创新性地提出多约束分层渐进探测目标选择的策略,首创了高速交会渐远点凝视成像技术,在国际上首次精确逼近图塔蒂斯小行星,飞越最近距离达770米,图像最高分辨率优于3米。嫦娥二号卫星已成为我国首颗飞入行星际、并环绕太阳飞行的探测器。

“创新”为这支团队插上了攀登科技高峰梦想的翅膀。“越是难走的路,越想走一走。”嫦娥三号探测器总设计师孙泽洲的话道出了团队的心声。嫦娥三号探测器80%的产品为全新研制,大大超出通常航天器20%~30%的新研产品比例。该团队通过大量技术攻关和专项试验验证,重点解决了自主着陆控制、月夜生存、着陆缓冲等难题,突破了月球软着陆和巡视勘察技术,实现了我国首次地外天体软着陆和巡视探测,使我国成为继美、苏之后第三个成功实现月球软着陆和巡视勘察的国家。

为提高探测器在月球着陆的安全概率,团队突破了高精度、大动态激光测距和微波测距测速技术,在国际上首次实现月面软着陆全自主障碍识别与避障控制;针对月夜探测器低温生存问题,在国际上首次采用重力辅助两相流体回路技术实现热能的自主可控传输。为保证探测器落月时不翻倒、不陷落,团队创新设计“悬臂式”构型方案,攻克了新型常温超塑性材料的制备、加工工艺等难题,突破了着陆缓冲技术,推动了新型机构和新材料技术的发展。

按照我国探月工程“三步走”战略的实施计划,该团队又于2014年下半年完成了探月三期再入返回飞行试验任务,预计在2017年左右将完成我国首次月球取样返回。

在完成一系列重大工程任务的同时,团队创新硕果累累:在国内外刊物上发表文章200余篇;授权专利65项,受理专利125项,制定了多项行业标准;共获国家科技进步特等奖2项,国家发明二等奖1项,省部级奖20余项。

科学管理育青年精英

在开展技术创新的同时,深空探测航天器系统创新团队不断探索新型管理模式,形成了独特的创新文化和团队精神,培养了一大批优秀的科技人才。

在今年的国家科学技术进步奖(创新团队)评选中,深空探测航天器系统创新团队受到评委的肯定和外界的关注,从众多候选者中脱颖而出。

该团队坚持“严慎细实、确保质量”的工作作风,铸就了“勇于担当、自主创新、团结协作、追求卓越”的团队精神。在团队组建之初,叶培建便倡导“捕风捉影”和“亡羊补牢”,即绝不放过工作中的任何疑点,问题只要在火箭上天之前都来得及解决。从嫦娥一号卫星研制开始,团队都会对所有单机、分系统和系统总体的设计进行拉网式的全面复查复审,反思差距和薄弱环节,力保产品质量。十年探月路上,这支队伍已经养成了一种近乎严苛的自我加压工作习惯。例如探月三期再入返回飞行试验任务,即便是在正样阶段发现的单机问题,他们也坚持进行质量和管理双归零。正是凭借这种科学精神,这支团队正一步一步地实现着中国人的探月梦。

作为团队中的灵魂人物,叶培建注意到,深空探测领域对多数研制人员来说都是陌生的。于是,他选拔了一批虽平均年龄不到30岁但极具创新精神和专业能力的年轻人,组成了最初的团队。十年间,这支创新团队的人数在变,但把个人利益与国家利益紧密结合的爱国心没有变过,甘于从小事做起、汇“小事”为大成果的拼搏心没有变过。

美国宇航局前局长米切尔·格里芬曾经说过:中国航天最令人羡慕的地方在于,它拥有一大批年轻的科学家和工程师。在深空探测航天器系统创新团队中,培养、重用年轻人已成为传统。叶培建选的嫦娥一号卫星副总设计师孙泽洲当时不过32岁,后来挑起嫦娥三号探测器总设计师重担时只有38岁。在嫦娥二号任务中,总指挥张廷新也大胆起用新人,1980年出生的“史上”最年轻总体主任设计师孟林智等一大批年轻成员快速成长起来。

针对多器同时研制、多研制阶段并行开展的复杂局面,团队采用“专业互补、集同创新”,“梯队配置、备岗滚动”,“联合协作、牵引支撑”的机制,形成了“一个团队、多个任务、协调统一”的管理模式。在嫦娥一号任务结束之前,叶培建就列了一份探月工程后续主力名单,名单上的人员分属不同专业,按各自特点被分配到不同型号队伍中去。后来,名单上的黄江川、孙泽洲、张熇、贾阳、饶炜、张伍、彭兢、孟林智等研制人员,从嫦娥一号“黄埔军校”走出,在嫦娥二号、三号和探月三期再入返回飞行试验任务中逐渐挑起了大梁。

团队还采取虚拟卫星设计实践式培训等一系列学术阶梯计划,促进团队成员快速成长,同时设置卓越创新奖、专项攻关奖、最佳新人奖,激励青年人才脱颖而出。嫦娥三号探测器副总设计师张熇、嫦娥二号卫星副总设计师饶炜、探月工程三期再入返回飞行试验器副总设计师彭兢是北航本科的同班同学。其中,饶炜毕业后便参加了工作,而张熇和彭兢则为硕士和博士毕业。团队实践和学术阶梯分布相结合的人才结构在他们三人身上得到充分体现。

经过十余年发展,五院已在深空探测领域形成了以中科院院士、国家“万人计划”领军人才、973项目技术、“百千万人才工程”专家等为代表的研究团队。目前共91人,平均年龄35.4岁,先后培养出型号两总16名,主任设计师28名。团队骨干多次获全国“五一”劳动奖章、中国青年科技奖等荣誉称号。

放眼深空促多学科发展

数年来,深空探测团队取得的大量成果,充分展示了我国的综合国力和科技实力,也带动了空间科学的发展,可直接用于后续火星、小行星等深空探测任务,带动大型运载火箭、深空测控网等工程的建造,促进我国航天技术水平的整体跃升,进一步深化对月球科学和空间物理的认识;还带动了多种学科交叉渗透,牵引了信息技术、人工智能、新能源和新材料等高新技术的发展。

该团队历来高度重视国内外学术交流,与清华大学、哈尔滨工业大学、香港理工大学、法国航空航天学院等建立了良好的合作机制。团队成员在多所高校担任兼职教授,并兼任中科院技术科学部副主任及中国空间科学学会副理事长。此外,团队还积极协办和参加世界月球大会、行星科学大会等国内外会议,前后有20人次在国际会议上作特邀报告,产生了广泛的社会影响。

“我们一定要在狠抓国计民生的同时,不忘仰望星空,认真总结探月工程等重大工程任务取得的经验,做好以深空探测、小行星和火星以及载人登月为主线的深空探测未来发展的顶层规划。”叶培建常说。

展望未来,该团队表示将结合《国家中长期发展规划纲要》,继续以引领我国空间技术、空间科学发展为己任,开展我国深空探测领域发展战略研究,制定2030年前深空探测规划路线图,朝着浩瀚宇宙空间迈出坚实的步伐。

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