征服月背
——嫦娥四號探測器總體部研制團隊紀實
“嫦娥四號的月球車進入視野”，6月8日，美國航天局發布“月球勘測軌道飛行器”對中國嫦娥四號著陸點的第二次成像圖片，并拍到了月球車——玉兔二號巡視器。
太空探索永無止境。2019年1月11日，探月工程嫦娥四號任務取得圓滿成功，首次實現了人類在月球背面軟著陸和巡視勘察。在此次任務中，中國航天科技集團五院總體部承擔了嫦娥四號探測器抓總研制以及著陸器總體、熱控、結構與機構、著陸緩沖，巡視器總體、熱控、遙操作分系統等研制工作。在研制過程中，總體部團隊成員遇到了哪些挑戰，克服了什么困難，又有著怎樣令人難忘的經歷？以下來逐一揭曉——
敦煌無人區里的試驗
在月背軟著陸有多難？
嫦娥四號探測器項目執行總監張熇告訴記者，探測器要想在月球背面軟著陸遠遠比在月球正面難得多，雖然月球正面也是山峰林立，但地勢相對平坦，可供探測器著陸，此前人類發射的許多探測器和宇航員登月都選擇了這些地方。月球背面卻布滿了溝壑、峽谷、火山口和懸崖，很難找到一塊軟著陸的理想地點。
要想順利實現既定目標，該怎么辦？面對嫦娥四號登陸月背的第一道難關，來自總體部空間科學與探測總體室的探測器總體設計團隊在張熇總監帶領下，查閱了大量國內外文獻和資料，特別是對嫦娥二號拍攝的月球資料和美國公開發表的圖像資料進行學習研究，同時向多位航天專家和相關科學家咨詢請教，綜合分析月球背面的土壤特性、環境特性及不確定性、元素分布等情況，進行了多輪篩選和迭代。
最終，在月球背面崎嶇復雜的地形中，著陸器總體主任設計師李飛選擇出整體平坦程度與嫦娥三號虹灣地區相近的主、備兩個著陸區，在任務設計的源頭最大程度地提高了著陸的可靠性和安全性，解決了著陸區選擇的巨大難題。
對巡視探測器來說，研制試驗主要分為內場試驗和外場試驗。“室內試驗場就在航天城里做，主要模擬月面環境，例如用火山灰模擬月壤。”巡視器遙操作分系統主任設計師彭松告訴記者，由于火山灰顆粒非常細小，會滲透進皮膚，同時又要模擬太陽發光發熱，所以室內溫度很高，大家常常穿著短袖短褲進去，皮膚有時會出現過敏。
外場試驗則選擇在敦煌無人區的沙漠里，“大家都住在帳篷和活動板房里。吃飯時飯里有好多沙子，晚上睡覺時經常能聽見狼的叫聲。”彭松說，在這樣的環境中，他們做了整整一個月的試驗。
“穩穩一落”背后的系統工程
為了實現探測任務，著陸器必須具備多種技能：具有能夠靈活轉動的太陽能翅膀、能夠保證安全降落月球的緩沖腿、可以把背上的月球車平穩放到月面的懸梯、具有眼觀八方功能的相機旋轉臂，以及魔術棒一樣的探測天線等。著陸器上面這些功能各異的機構，就是由總體部嫦娥四號結構與機構團隊負責研制的。
在這些機構中，轉移機構是嫦娥四號探測器的關鍵單機，肩負著將巡視器由著陸器釋放至月面的重任。然而，轉移機構組成復雜，包含了懸梯、緩釋、展開等八個功能模塊，每個模塊都是一個小機構，說它們組成了一個系統都不為過；同時，轉移機構還面臨著惡劣的空間環境，除了承受各種力、熱載荷，需要經歷月塵環境的考驗。
如何使如此復雜的機構在惡劣環境中可靠工作？
設計師李新立經過逐步推進，從設計階段的多方案論證、仿真分析、故障分析；到加工裝配階段深入一線，加強質量管控；再到發射場測試過程中的精心組織，率先通過機構專項測試……最終，確保了轉移機構順利將巡視器轉移到月面。
嫦娥四號穩定可靠地著陸月球背面，全靠著陸器上面的四條緩沖、支撐一體化的著陸緩沖機構。總體部著陸器著陸緩沖研制團隊從接到研制任務就開始自主創新，突破了多項關鍵技術。著陸緩沖機構具有完全自主知識產權的“偏置收攏、自我壓緊”式方案，既保證了收攏簡單、展開可靠，又省去了與著陸器主結構之間的壓緊點，從而簡化了系統組成和總裝工作，為保證著陸緩沖機構的總裝質量及其在月面的可靠緩沖奠定了基礎。
“決戰”前發現雷達天線參數“微小變化”
2018年10月31日是嫦娥四號著陸器定向天線最終在著陸器上用火工品壓緊的日子。此前一天，晚飯剛過，夜色降臨，西昌衛星發射中心協作樓外寒風瑟瑟。總體部著陸器定向天線研制團隊的10余人圍坐在協作樓一層大堂的小圓桌旁，開始了天線最終壓緊及狀態確認的“戰前”推演。在這之前，研制團隊已經不止一次開展最終壓緊的工藝推演、流程梳理、問題預判等工作。此次會商，是對第二天工作的再梳理、再熟悉、再確認。
最終壓緊的日子到了。一大早，研制團隊來到技術區，按序進行加熱片和熱敏電阻檢查、雙軸轉動前狀態確認……一直到最后壓緊點膠和最終狀態確認，團隊成員保質保量、按時順利完成了工作，確保了探測器發射場工作有序推進。
“我們在一次測試過程中發現雷達天線的一個參數有微小的變化，推斷可能存在一些問題。”對嫦娥四號巡視器總體主任設計師申振榮來說，在巡視器出廠前也遇到過難題。
這時距離出廠已經很近了，但是整個產品重新投產涉及到的環節比較多，按照正常流程至少要花費三、四個月的時間。“我們的單機生產單位連軸轉，計劃調度基本上按小時來安排。最終在不到一個月的時間里完成了該產品的重新投產，在進發射場之前順利研制出來。”申振榮說，這個天線的在軌表現也很好，得到了月球背面月壤的分層結構。
“我希望自己的工作永遠沒有用到的一天”
從航天城AIT大廳到著陸驗證場，從月球樓的內場到遠在千里之遙的發射場，處處活躍著嫦娥四號綜合測試團隊的忙碌身影。
為了充分驗證探測器的各項功能與性能，著陸器與巡視器不僅需要各自完成航天器常規的測試項目，還要增加多項專項試驗，技術難度大、測試周期長。為此，測試團隊制訂各項技術路線，與總體、各分系統協同克服了各階段發生的所有異常。
發射任務期間，齊天樂和馬千里兩位新人恰好趕上婚禮，他們一邊籌備婚禮，一邊準備進場工作，打點個人行李。婚禮結束后，二人一天也沒耽擱，次日上午就在發射場投入了工作狀態。馬千里更是克服了測試流程復雜，人手緊張等困難，獨立完成了巡視器全部測試細則的編寫，并通過清晰的指令發送和準確的數據判讀，完成各項測試工作。
據嫦娥四號巡視器總體副主任設計師溫博介紹，巡視器在軌制定的故障預案有116項，大大小小的專項預案加起來有幾百項。“比如在移動系統方面，有車輪沉陷、電壓的異常升高或降低、電流發生異常、整期的溫度突然升高或降低等，如何應對這些問題，都是我要預先想到的。”
“幸運的是嫦娥四號目前為止在軌工作一切都很順利，沒有用到過任何一項故障預案。”溫博說，“我希望自己的工作永遠沒有用到的一天。”（楊文佳）