本报记者 贾知梅
我的年度时刻
在刚刚公布的“2020年中国十大科技进展新闻”中,嫦娥五号和“奋斗者”号两项科技成果受到瞩目。
在中国科学院沈阳自动化研究所研制的全景相机转台的助力下,嫦娥五号完成了月面科学探测,并记录了五星红旗第一次月表动态展示;中科院金属研究所研制的月球采样钻杆,满足了嫦娥五号在月球表面苛刻工况下的采样需求。
“奋斗者”号能够潜入万米深海,进行高精度航行控制、高精准作业取样以及全景科学观测,是因为中科院沈阳自动化研究所的科研人员为其研制了“智慧大脑”——智能化控制系统和有着超能力的机械手等设备,中科院金属研究所为其量身定做了一件“钛”不一般的“护甲”——载人舱球壳。
龚海里:参与设计嫦娥五号全景相机转台
沈阳市沈河区南塔街114号,中国科学院沈阳自动化研究所空间自动化技术研究室所在地,这里是嫦娥五号全景相机转台产品研发地。2021年1月20日,记者见到了嫦娥五号全景相机转台产品的副主任设计师龚海里。
“嫦娥五号任务是国家探月工程‘绕、落、回’三步走的收官之战,作为我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程,首次实现了我国地外天体采样返回。由沈阳自动化研究所负责研制的嫦娥五号有效载荷全景相机转台单机产品,是探测器系统中唯一兼具科学和工程双重任务目标的六个重要有效载荷之一。”42岁的龚海里目光里透着严谨。
龚海里是沈阳自动化研究所较早从事月球与深空探测的青年科技骨干之一。他2004年从大连理工大学研究生毕业后来到沈阳自动化研究所工作,当时正赶上中国探月工程启动。前8年,龚海里先后参与了嫦娥三号、四号任务,对月球车系统、机械臂分系统、距离感知器部组件产品这一机器人化载荷支撑技术进行了论证、预研、攻关和样机研制;后8年,正式承研嫦娥五号全景相机转台任务,先后经历了近200次的评审与检查,撰写了1228份数据文件,实施了数百次测试与试验。
“为了做到产品的可靠可信、不带任何疑点上天,我们还进行了2次实施方案调整、6次技术状态变更、6次质量问题技术归零。”龚海里说,研究团队攻克了多项关键技术,才使这个具有完全自主知识产权的全景相机转台产品达到国际先进水平。
2020年11月24日,嫦娥五号探测器随长征五号成功发射,全景相机转台随探测器一起奔赴月球,开启月球探测的新旅程。也就是从那一刻起,在北京地面指挥中心的龚海里,全身的神经也随之紧绷起来。
12月1日23时30分,全景相机转台的锁紧释放装置接收到地面上传程序指令后,从发射收拢锁定姿态成功解锁。
12月2日6时10分,全景相机转台加电并按照预定操作流程,先后执行完成了自主校准、特定位姿保持、定点位置拍照、自动环扫拍照等一系列月面自动流程,载荷的科学目标任务取得圆满成功。
12月3日2时17分,全景相机转台支持全景相机完成了表取采样前、中、后月面环拍和国旗动态展示的拍摄任务;13时27分上升器月面起飞前,转台再次加电对国旗进行了二次拍照;13时59分转台断电关机,月面操作任务全部结束,载荷工程目标任务取得圆满成功。
龚海里说,从全景相机转台成功解锁的那一刻起,他紧绷的神经便放松下来,之后的动作尽在掌握中。他说,这种底气来源于之前研发的脚踏实地与技术的自信。
在“旗开月表,五星闪耀”的那一历史瞬间,龚海里的内心无比激动,沈阳自动化研究所为嫦娥五号量身定制的全景相机转台经受住月面严酷环境的考验,托举相机完美记录下了那一让全国人民振奋的瞬间。
赵兵:执行“奋斗者”号万米下潜任务
2020年11月28日,“奋斗者”号全海深载人潜水器在太平洋的马里亚纳海沟成功完成万米海试并胜利返航。此次海试,“奋斗者”号创造了10909米的中国载人深潜纪录,共有11位科研人员下潜到万米以下,其中,辽宁就有2人。而在此次海试之前,全球只有12人下潜到万米以下。
中国科学院沈阳自动化研究所不仅为载人深潜万米的“奋斗者”号安上了“大脑”和“双手”,还派出4名科研人员参加了此次海试。
四人中,赵洋作为“奋斗者”号副总设计师、控制系统负责人,执行了挑战万米最深点的深潜任务;赵兵作为“奋斗者”号控制软件负责人,担任主驾驶试航员承担了多个关键潜次试验,并作为主驾驶顺利完成万米深潜任务;孟兆旭担任监控软件设计师,负责潜水器水面监控软件编程工作;赵诗雨担任控制硬件设计师,负责控制系统硬件设计、调试与保障工作。
1月21日,记者在沈阳自动化研究所见到了“80后”赵兵。
1988年出生的赵兵毕业于东北大学。2014年刚到沈阳自动化所参加工作时,就投身到载人潜水器研制工作中,并全程参与了“深海勇士”和“奋斗者”号两代载人潜水器的研发工作,在这两代载人潜水器的研制中,担任控制软件负责人和主驾驶试航员。
从“蛟龙”号到“深海勇士”,再到“奋斗者”号,辽宁的科研人员在全海深载人潜水器研发领域一脉相承。
沈阳自动化所负责研制“奋斗者”号智能控制系统、全海深机械手、全海深电动云台、水面示位器等设备。“其实,如果把‘奋斗者’比作一个人的话,那么智能控制系统就相当于人的大脑,两台全海深机械手就相当于人的双手,由此可见,沈阳自动化所在‘奋斗者’号的研制中发挥了关键核心的作用!”赵兵介绍。
“奋斗者”号项目2016年立项,从2017年年底到2019年处在研制的过程中,2019年年底,完成了控制系统的出所验收,进行总装联调及水池试验。“时间紧任务重,我们经常加班到九十点钟,甚至凌晨时分。”赵兵说,在科研人员的努力下,“奋斗者”号的控制系统更加智能、精准、安全、小型,实现了自动定深、定高、定向、定速、定点、定位等智能自动航行功能。“‘奋斗者’号的载人球比之前缩小了1/3,由原来的直径2.1米缩到了1.8米,舱内还要容纳三个人,因此控制设备需要自主研制,实现小型化设计。”
2020年10月30日,是赵兵执行万米下潜任务的日子。虽然这次下潜前他已驾驶两代潜水器完成过71次下潜,但这一次的下潜仍然让他彻夜不眠,脑海中一直在演练每一步细节。
作为主驾驶,当天凌晨5点,赵兵就起来进行潜水器通电检查,6时30分进舱开始下潜。当潜水器控制软件界面显示的深度突破10000米时,舱内的三个下潜人员都非常激动。
“继人类挑战北极、南极、珠峰之后,我们终于成功挑战了地球的第四极——马里亚纳海沟。”赵兵说,新的一年来临了,他们的科研之路又迈出新的步伐,中国载人深潜精神也会一直延续。
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