嫦娥落月 “小曲线”解锁嫦娥落月

栏目:娱乐 2021-10-11 13:18:50
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陈希孟和邵在空之间指导核电实验室的研究工作。

回忆起2013年嫦娥三号第一次成功软着陆,陈锡盟盯着直播,缓缓松了一口气:“这终于成了。”2020年,当“嫦娥五号”即将登月时,我密切关注着动态。我不知道怎么红了眼睛,心情难以平静,持续了很长时间。”邵定了定神说道。

2020年12月1日,我国“嫦娥五号”探测器在月球软着陆,并于2020年12月17日安全返回,成功完成我国首次地外天体着陆和采样返回任务。这背后隐藏着一群兰州成年人的智慧。

兰州大学核科学与技术学院教授陈希蒙、邵与航天院相关单位合作,承担了月表附近伽马关机传感器精密测高曲线及登月环境影响的研究工作。该结果已应用于嫦娥五号的首次月球软着陆和返回任务。

当问题遇到勇气时,

在整个大项目中,他们虽然做了“小事”,但继续在“登月软着陆”中发挥关键作用。

在“嫦娥五号”登月的最后阶段,“精确”测量嫦娥着陆器离月面的高度,确保推力发动机在合适高度关闭,成为“嫦娥五号”抓住机遇、踩下“刹车”的关键环节,关系到整个任务的成败。在复杂的环境和月球动态着陆下,极低空下精确可靠地测量高度是非常困难的。在“嫦娥三号”任务之前,人们从未在月球上这样做过。当时,航天研究所一直在寻找解决方案。

陈希孟正在外地开会,这时接到航天研究所的电话。知道这个题目很有挑战性,他赶回学校和邵商量。“敢捡吗?”他平静地问。“头皮硬!”邵回答道。

在他们看来,这不仅是国家战略需求,也是真正学以致用、为国家做出实际贡献的难得机会。此外,太空飞行是一个重要领域,打开这扇门后将有广阔的应用前景。

嫦娥五号的任务比嫦娥四号更复杂。着陆、采样、上升和返回的难点之一是消除干扰,在极端复杂的月球环境下精确测量高度,确保嫦娥五号稳定工作。但月球软着陆环境复杂,其他测距方法在极低空时不适用或精度不足。他们选择了伽马射线这种穿透力极强的高能光子,通过系统的研究和实验验证,保证了精确的身高测量。

根据康普顿散射和伽马射线的其他效应,发射器发射伽马射线,接收器接收从月球环境散射的伽马光子。接收光子的数量和高度之间存在对应关系。但是这种对应关系,也就是月球测高的曲线,是未知的,之前没有测量过,更不用说精度问题了。陈希蒙、邵与航天院的同志们一起,通过大量科学的理论分析、工程计算和系统的实验验证,确定了这条测高曲线,确保了嫦娥五号这一更为复杂的系统成功软着陆。

“伽马射线的放射源只有小拇指盖那么大,对应一个圆锥形的照射面。”邵对比了一下自己的小指。在“嫦娥三号”任务中,团队发现在放射源的照射范围内有一个着陆腿,建议调整着陆腿的角度。这是一个工程问题,必须通过充分、严密的工程计算来验证。该团队用准确详细的研究结果证明了调整落地腿角度的必要性。

提前考虑。

“嫦娥三号”任务期间,航天院相关单位提出建立“大型月球软着陆环境模拟装置”。考虑到时间紧、任务重、责任重,是否建造这种“大震空坦克,存在争议。

在此之前,陈希孟和邵对“大震空坦克进行了物理分析和设计,通过系统的计算和精心的论证,用详实的数据为最终建立这种“大震空坦克”打下了坚实的基础。“现在看来,这个装置是造对了。这次任务和火星任务模拟试验,包括未来月球探测和deep 空探测模拟试验,都可能在这个装置上进行。”邵对说道。

得知这一信息后,在“嫦娥三号”任务期间,航天院相关单位找到了他们。十多年来,他们的合作成果不断被嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号所应用,其中,五号机组对之前的三号、四号机组进行了优化,提高了精度和可靠性,保证了这项任务的完成。

在成功完成“嫦娥三号”任务后,陈希孟与邵再次收到航天院的战略合作邀请,共同研制用于深度空探测的核动力系统,解决中国与空之间的最终核动力供应问题。经航天型号任务总指挥、总工程师鉴定,团队研发产品核心指标国内领先,下一步将稳步推进工程化。

在探月工程和核电工程空之间,压力和紧张是不可避免的。在谈到减压方法时,邵说:“陈老师喜欢打羽毛球。荡秋千有很多优点,喜欢和我聊天;我喜欢一个人静静,就像一只乌龟,每天爬一点点。”

邵熊健透露了他关于科研的“法宝”。“安心、放松、上班,不计一城一池的得失。因为喜欢,所以可以全身心的投入,享受生活和工作,挑战和失败,敢于去做,享受。”

打磨“小将军”

陈希孟和邵的团队由10多名教授、副教授、讲师、工程师和40多名研究生组成。它是一个集物理分析、仿真建模、产品设计、系统开发、实验验证等科研与工程为一体的团队。

“理工科结合可以拓宽学生的思维,让他们明白‘原理’和‘产品’的巨大区别。在实践中做工作,在细节中做工作。”对邵说道。

“我和陈先生负责核心项目。项目团队成员协同作战,注重系统作战和团队作战能力,不能单打独斗。”邵说,要把一个工程队作为一个整体来推进,注重进度、质量,系统化的任务分解,注重一级一级,不搞扁平化管理。“我们全面优化了测高装置和探测器的设计,对整个进度和团队进行了安排、对接和推进。时间极其紧张,《嫦娥三号》做了三四年,因为技术越来越成熟,后续时间也更短。"

兰州大学粒子物理与核物理研究生杨志穗指着实验室桌上的笔记本电脑说:“邵老师平时在这里工作。有几次,他和我们一起熬夜到凌晨四五点报告,白天继续陪学生做实验。”

邵为了赶上一个实验,来来回回跑了四五天,赶到北京和航天院的有关领导参加项目推进会。他在舞台下面睡着了,大家都知道他累了,没有叫醒他。“会后我没有醒来,醒来的时候也不知道自己在哪里。我觉得很尴尬,一直不愿意走这么远。”邵回忆说。

从“嫦娥三号”到“嫦娥五号”,项目组每两周召开一次项目推进会,报告长达数千页,每份报告往往长达数百页。项目子系统总工程师曾评价“陈锡盟、邵是与我们合作多年最满意的团队”。

其实这个项目也是核科学“新工程”建设的经典案例。在陈希孟、邵的学生中,韩承志跟随项目组从“嫦娥三号”任务开始做一些模拟分析工作,现在已经在航天所工作;杨爱香、刘文彪、邱希雨等。为项目团队编制了本地化的仿真软件系统和平台,“团队的后续仿真工作就是在这个平台上进行的”。

“我们一定要在艰苦的实战中磨练学生解决问题的能力,让他们在实验中快速识别问题,并具备快速沟通协作和抗压的能力。只有当他们进入工作岗位时,他们才能很快开始工作。”邵熊健说,“我从来不盯着学生在实验室里做什么,不管是看论文还是做实验。他们应该在真实环境中体验,在干扰环境中培养自我管理能力。我们要培养的是一个独立自主、自力更生的强大‘战士’。每个学生领袖都是可以独立带团队的“小将军”。"

杨志刚到的时候非常克制,邵让他带10个人完成样机搭建、测试等任务。现在,杨志穗已经变成了一个领导者,一个思想开放的人。

传承的质量不止于此。

在邵的印象中,他的导师陈锡盟是一个遇事非常冷静的人。“在我的学习生活中,无论遇到什么问题,无论成败,陈先生都慢慢地、耐心地、一丝不苟地指导我”。

邵熊健认为,保持冷静是对学生最大的鼓励。同样,杨志穗也是这样描述他的。“邵老师耐心细致,让人感觉亲近。他总说希望我们像管兵一样,不要怕失败,勇敢尝试,冷静思考。”