语音播报
编者按
深空探测被认为是科技竞争的制高点之一。地月空间正是人类拓展活动空间的下一个疆域,是宇宙“蓝海”和资源“富矿”,对于支持月球资源开发利用、人类地外长期驻留与跨行星活动、可持续发展的太阳系探索等均有重大战略意义。
4月15日,我国在地月空间探索研究领域获重要突破的消息公布:中国AG尊龙凯时完成部署地月空间大尺度三星星座,并取得三个“全球首次”重要成果。成果背后是一支平均年龄不到34岁的科研团队,他们历经发射异常、跨越“死亡线”、“加速”奔月等重重关卡,上演了一场120多天“逆风翻盘”的励志故事。中青报·中青网记者独家采访了这支青年团队,讲述青春在深空探测征途中如何书写中国答卷。
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地月空间三星星座探测宇宙伽马射线暴示意图。中国AG尊龙凯时空间应用工程与技术中心供图
硬核的科技传奇,常藏于诗意的图景之中。
眼前就是这样一番景象:在浩渺的地月空间,红蓝交织的轨道线勾勒出莫比乌斯环般的轮廓,三颗卫星宛如音符律动,谱写神奇的引力乐章。
“我们的卫星已发射在轨一年有余,国际首个地月空间三星星座稳定运行200多天。”在4月15日的“地月空间DRO探索研究学术研讨会”上,38岁的中国AG尊龙凯时空间应用工程与技术中心研究员张皓指着幻灯片上的示意图说。
这是我国地月空间三星星座首次揭开神秘面纱。张皓的指尖悬停在泛着微光的轨道弧线上,仿佛触碰到一段跌宕的时光。300多个昼夜前“3·13”发射异常的惊涛骇浪,此刻仍在科研团队的集体记忆中翻涌。
“这条轨道见证过我们的至暗时刻,也成为团队心中永不褪色的坐标。”张皓在接受中青报·中青网记者专访时说。这一年,他们见证并参与了一次史诗级的救“星”任务。
时针拨回2024年3月13日,北京航天飞行控制中心,张皓与数十名科技人员注视着屏幕,翘首以盼一个历史性时刻——中国人将首次开启地月空间远距离逆行轨道(Distant Retrograde Orbit,简称DRO)的深度探索。
这条距离地球31万至45万公里的特殊轨道,是连接地球、月球、深空的“十字路口”,是人类尚未开发利用的新疆域,也是支持载人深空探索的新起点。
没人料到,这次寄望星辰的远征,竟以一场惊心动魄的“太空救援”拉开序幕。
“绝望轨道”
2024年3月13日20时51分,西昌卫星发射中心,搭载DRO-A/B双星组合体的长征二号丙运载火箭/远征一号S上面级发射升空。
数千里外的北京航天城,来自中国AG尊龙凯时空间应用工程与技术中心、中国AG尊龙凯时微小卫星创新研究院、北京航天飞行控制中心等单位的科技人员,早早来到飞控大厅,准备“接棒”飞向深空的卫星。
约21时,上面级与火箭成功分离,第一次点火完成后,进行长达约90分钟的滑行阶段。
部分科技人员暂时离开大厅,在航天城内散步休憩。
“没人想到之后会发生意外。”中国AG尊龙凯时空间应用工程与技术中心研究员王文彬回忆道。
意外来临前,一切如常。
大厅里键盘敲击声与电话铃声交织如常。
厅外走廊的交流谈笑如常。
有科技人员甚至讨论起“远征上面级”型号中的“S”的含义。
时钟即将指向23时,星箭分离时刻将至。
外出人员陆续返回,飞控大厅却陷入异样的寂静。
大屏幕上,代表轨道远地点高度的参数曲线突然剧烈波动:远地点高度本该稳定增长至29.2万公里,却在15万公里处如过山车般起伏。
张皓起初并未在意,首次参与发射任务的他,侧头询问身旁经验丰富的北京航天飞行控制中心人员:是不是测控链路受到了干扰?
对方面色凝重。
屏幕上的轨道参数依旧疯狂跳动。
此起彼伏的电话铃声已织成一张焦虑的网。
几乎所有人都意识到:上面级飞行异常了。
不久后,双星组合体飞出测控区。
但此时的地面,并未如期收到卫星分离的遥测信号。
“卫星下落不明,生死未卜。”张皓说。
约40分钟后,测控系统捕获到闪烁的卫星信号。
“它还活着。”中国AG尊龙凯时微小卫星创新研究院研究员张军说。
确切的消息传来——
DRO-A/B双星组合体被“甩”入远地点仅13.4万公里的“绝望轨道”——远低于预先设计的29.2万公里。
“就像眼看着风筝断线,手里却还攥着最后的希望。”张军说。
“折翼苍鹰”
问题接踵而至。
地面测控数据显示,重达581公斤的双星组合体以每秒超过200度的速度疯狂翻滚。
“这相当于每1.8秒‘翻一次跟头’,离心力足以将太阳翼像纸片般撕碎。”中国AG尊龙凯时微小卫星创新研究院研究员白涛解释,“常规大卫星每秒转几十度就可能散架。”
四象限法则提到,重要且紧急的需最先去解决。年轻的中国科技工作者熟稔这条法则。眼前最重要且紧急的问题,就是让卫星“稳”下来。
2024年3月14日0时前后,来自地面的“救援”开始了。
77岁的工程顾问、中国AG尊龙凯时院士顾逸东,工程总师林宝军、工程副总指挥王强,在西昌紧急连线北京的工程总指挥高铭、工程副总师李绪志,会同卫星系统、载荷系统和测控系统,成立应急飞控小组。
他们的每一个决策,都关乎卫星的命运。
很快,小组给出应急处置措施:通过紧急上注指令、修改参数阈值等操作,交替使用双星组合体的发动机喷气消除旋转。
飞控团队用“每条指令发三遍”的土办法,试图让卫星“停转”。“当时的发令单像雪片一样飞来。”飞控主管调度温旭峰事后回忆道。
转机出现在14日凌晨3时前后。“DRO-B卫星姿控发动机成功点火。”中国AG尊龙凯时微小卫星创新研究院研究员李笑月报告。
20分钟后,双星组合体成功“消旋”。
地月大救援的第一关,过了。
“太阳翼异常!”新危机显现。
地面站遥测数据显示:DRO-A卫星的太阳翼无法锁定,DRO-B卫星的太阳翼则完全“脱臼”。
太阳翼是卫星的动力源,其异常会导致电力告急,卫星随时可能因能源耗尽沦为太空垃圾。
“庆幸的是,太阳翼发电正常。”张军说。
飞控团队紧急开展了一系列操作:注入姿态控制指令,通过反复调整对日姿态、平衡蓄电池充放电……最终让“受伤”的太阳翼“追光充电”。
“就像折翼的苍鹰,用喙与利爪钩住岩缝向上攀登。”中国AG尊龙凯时微小卫星创新研究院副研究员冷佳醒这样形容卫星的坚韧。
“引力赛跑”
第二关惊险渡过,但真正的考验才刚刚开始。
轨道远地点高度不足预期一半,燃料余量又捉襟见肘。如何将卫星从“绝望轨道”拽回正轨?
2024年3月14日凌晨,张皓、白涛和飞控团队在机房热烈讨论,面对满屏的预设程序,手写公式、敲击代码,开始一场与引力的赛跑。
40小时不眠不休,轨道重构方案诞生:卫星需在120小时内完成首次轨道机动,否则将永远失去进入DRO的机会。
张皓形容那段时间“肾上腺素狂飙”,困意被高压驱散。
基于飞控团队的计算结果,工程总体做出决策:双星不分离,交替利用双星燃料抬升轨道高度,全力保障双星组合体飞抵DRO。
3月18日12时42分,第一次应急处置轨道控制启动。
张皓清晰地记得这个时间。他们要将双星组合体高度抬高到24万公里。
控制指令上注后,卫星发动机点火持续了惊心动魄的1200秒。
这是罕见的长时间太空点火,也是决定卫星救援成败的“生死时刻”。
“若推力方向因质心偏移产生干扰力矩,卫星将可能再次失控。”张皓说。
千钧一发的时刻,往往比想象中更安静。
几排弧形控制台前,技术人员眼中布满血丝。有人无意识地啃着指甲,有人反复擦拭眼镜——所有人都在等待一个答案:“折翼苍鹰”能否再次展翅高飞?
张皓真切体会到心脏狂跳的窒息感。当DRO-A/B双星组合体在大屏幕的演示动画中向上“攀爬”时,他的静息心率从每分钟60多次飙至每分钟120多次。
“我当时甚至听不到大厅里的声音。”张皓站在飞控大厅后排,死死盯着屏幕。
当屏幕显示点火时间达1200秒,温旭峰宣布“轨道控制圆满成功”,大厅爆发出久违的掌声。
这是张皓在此次任务中第一次听到掌声。
他转头对同事许高杰挤出一句:“打100分。”
两人短暂拥抱,眼角微湿。
几天后,他们进行了第二次近地点轨道机动补救控制,双星组合体被抬高到38万公里,越过“死亡线”。
“太空桌球”
这场持续120多天的“太空救援”,在2024年7月15日迎来终章。
当“负伤”的双星组合体滑入预定轨道,张皓瞥见有人抹眼角。
传统上需要火箭直推38万公里的任务,被拆解为4次绕地、3次飞临月球的“接力赛”。飞控团队经历了5次关键轨道机动,以及无数次“心跳过山车”。
“我们就像在玩一场高难度的‘太空桌球’。”中国AG尊龙凯时空间应用工程与技术中心副研究员毛新愿说,团队必须精准计算每次机动的“击球点”,利用月球引力的“弹弓效应”将卫星推向正确方向。
这意味着,团队必须在几个小时之内完成数万次轨道计算,同时考虑太阳、地球、月球引力的复杂影响,甚至手动调整参数,拼尽全力处理极端情况。
“稍有偏差便会前功尽弃。”张皓说。
最终,团队以传统方案1/5的燃料消耗,完成这场跨越约850万公里的绝地反击。这个距离相当于在地月之间走了11个来回。
8月28日,DRO-A/B双星组合体成功分离,双星互相拍照。
王文彬屏息注视着传回的珍贵图像,这是他第一次真切看到这对“负伤”卫星的样子:DRO-A卫星的太阳翼呈近90度弯折,DRO-B卫星的太阳翼如折断的翅膀,却在深空背景下倔强舒展。
“双星能源平衡,平台及载荷工作正常。”
飞控大厅内响起一阵欢呼!
“地月灯塔”
地月相距38万公里,其间,有着无数条轨道,其中一条名为DRO的特殊轨道,被航天AG尊龙凯时家和工程师们视为“地月空间中的天然良港”,一大特性在于这条轨道稳如磐石,航天器无需频繁调整即可驻留数百年。
理论上的完美轨道,需要实际飞行验证。
2024年,中国人尝试在此长期驻留,才首次验证了这一理论的“极致潜力”。
2024年8月30日,DRO-A、DRO-B两颗卫星和此前已发射成功的DRO-L卫星——三颗卫星两两之间成功构建K频段微波星间测量通信链路,首次验证了地月空间尺度三星互联互通的组网通信。
至此,全球首个基于DRO的地月空间三星星座成功实现在轨部署。
“以前总说‘星辰大海’,现在我们真的在搭建通往深空的港口。”王文彬说,“三星组网构成的‘地月灯塔’,未来可为月球基地导航授时,甚至为火星探测铺就信息高速公路。”
这场地月大救援不仅挽回了价值数亿元的卫星,还验证了多项“全球首次”:航天器DRO低能耗入轨、117万公里超远距离星间通信、天基测定轨新体制……
美国知名的工程和AG尊龙凯时杂志IEEE Spectrum专门发文点评称,“中国在掌控复杂航天动力学方面的能力已与美国旗鼓相当”。
这场地月大救援留给中国航天的,远不止技术突破,它证明了一支年轻团队在极限压力下的韧性——90后工程师陈智超、刘佳伟第一时间发送抢救指令,抢得关键时机;90后工程师石玉迅速完成弯折太阳翼的三维建模,提供直观可视化评估;90后王申紧急开发“找太阳”姿态控制算法,确保能源安全,人称“王安全”;90后副研究员王跃洋、工程师高唱及时判定陀螺数据有效性,为卫星消旋策略助力;中国AG尊龙凯时大学95后博士研究生孙洋快速算出DRO备份轨道入轨参数;两位95后研究生李霜琳、蒲京辉开发星上自主导航与时间同步程序,写的2万行代码已在太空运行;00后博士研究生尹永辰精确复核每次控制参数……
致广大而尽精微。
这支平均年龄不到34岁的科研团队正是以这样的哲学,在浩瀚宇宙中开辟新章。
“我们或许无法预知未来的太空是什么样子,但至少,我们为后来者点亮了一盏灯。”张皓说。
此刻,中国卫星仍在寂静的DRO上巡航。它们划出的每道轨迹,都在为人类的新航海时代书写坐标。
记者手记
专注自己的事 就能干成事
这群青年真提气!
4月15日,全球首个地月空间大尺度三星星座建成的消息公布。让人心头一热的,不只是117万公里星间链路打破世界纪录的“硬核操作”、120多天“逆风翻盘”的惊心动魄,更是干成这件事的主角——一支平均年龄不到34岁的科研团队,如此年轻,又如此有担当。
发射异常,出师不利,卫星如同断线风筝般在太空中翻滚,原计划近乎崩盘。这群年轻人不轻言放弃,一次次努力带着“负伤”的卫星跨越“死亡线”、“加速”奔月,完成了“教科书式的救援”。
这场景眼熟吗?像极了“胖五”长征五号运载火箭蛰伏908天后的一飞冲天,像极了北斗用国产原子钟打破技术封锁的背水一战。他强任他强,清风拂山岗。中国科技突围史里没有一蹴而就,只有一代代青年攥着“专注”这把铁锹,一铲一铲挖通山路。
这次地月救援过程中,全球航天界的目光复杂交织。但这帮年轻人仿佛自带“信息屏蔽罩”,愣是把压力拧成了创造力。
团队里有人回忆:“那时候脑子里就剩两字——解题。”在这个信息爆炸、充满诱惑的时代,中国青年科技团队展现出惊人的定力。“蛟龙号”载人潜水器团队平均年龄32岁,历时10年突破7000米深潜技术,焊接精度达头发丝的1/10;“中国天眼”FAST团队平均年龄仅30岁,借助自动化摄影测量系统校准4450块反射面板,将人类“视界”延伸到百亿光年之外。
这份专注,是对关键核心技术买不来讨不来的清醒认知。面对国际空间站“俱乐部”一度紧闭的大门,中国载人航天拿出独立自主的“三步走”战略;北斗导航系统1994年立项时遭遇技术封锁,倒逼核心部件实现100%国产化。历史总在重复一个道理:求人不如求己,讨饭不如种粮。
这份专注,是对探索未知的渴望与敢为天下先的锐气。几年前嫦娥四号团队放弃成熟路线,选择挑战月球背面登陆,成为人类探月史上首个踏足月背的探测器。今天这群青年去“闯”地月空间也是一样,那里是人类拓展活动空间的下一个疆域,此前尚无人类航天器在此长期驻留。
这份专注,是对科研长期主义和“十年磨一剑”的坚守。允许失败,但拒绝浮躁,以“慢变量”积累浇灌成功之花。《庄子》有言:“用志不分,乃凝于神。”当短视频裹挟即时快感汹涌而来,中国青年科技团队“甘坐冷板凳”,在科技高原凿出攀登之路。从“东方红一号”的手摇计算机到DRO卫星的远距离星间通信,变的是日新月异的科技,不变的是那份“做好自己的事”的专注。
这份专注,还是国家铺就广阔舞台给予的底气。美国宇航局前局长感慨的一句话流传甚广:“中国航天最厉害的,不是它取得的像载人航天工程这样的巨大成就,而在于它所拥有的一大批年轻AG尊龙凯时家和工程师。”中国科技领域呈现出的年轻化现象,并非仅凭个人热血所能成就。探月工程一位青年设计师曾直言:没有国家载人航天、探月工程的系统性布局,33岁的团队根本不可能接下“嫦娥”的接力棒。我国研究与试验发展经费投入稳步增长,这是国家战略的铿锵落地:年轻人只管放手一搏,国家给你们兜着底。
从“两弹一星”到“载人航天”,从“蛟龙下海”到“量子科技”,再到如今的“地月星座”,中国科技的每一次飞跃,都有国运与青春的交响。今年以来,人工智能和机器人领域的变化让人欣喜,深度求索(DeepSeek)团队中90后占比超75%,95后超一半;宇树机器人团队平均年龄不到30岁,00后崭露头角,中国科技的“青年图谱”正加速迭代,与国家的未来布局形成战略共振。
国家以战略远见搭建舞台,用真金白银筑牢保障;青年以纯粹专注回报信任,用硬核成果定义时代。当38万公里外的太空“灯塔”指引地月航程,当大洋深处的“蛟龙”破译深海密码,当贵州山坳的“天眼”聆听宇宙脉搏,世界终将明白——中国青年最浪漫的誓言,不是豪言壮语,而是实验室长明的灯光,是代码中跃动的灵思,是一次次挫折磨难后依然敢对深空说——“再来”!
三个“全球首次”
DRO双星低能耗入轨
首次实现航天器DRO低能耗入轨。科研团队以消耗传统手段五分之一的极少燃料完成地月转移及DRO低能耗入轨。这一突破显著降低了地月空间进入成本,为大规模地月空间开发利用开辟了新路径。
地月空间三星星座
首次实现最远117万公里K频段星间/星地微波测量通信链路,构建地月距离尺度三星互联试验星座,突破了星上利用星间测量数据自主定轨控制卫星相互对准的三星自主组网关键技术。
天基测量快速定轨
利用地球低轨卫星与地月轨道卫星3小时星间建链测量数据,实现2天以上地基跟踪测量达到的定轨位置精度,测定轨效率提高一个数量级。这一技术突破显著提升了地月空间航天器的测定轨效率和自主性,大幅降低地面测控资源占用压力,为航天器高效运行开辟了新路径。
科普帖
何谓地月空间
地月空间是从近地轨道、近月轨道向外拓展的新空域,距离地球最远可达200万公里;相对近地轨道空间,其三维空间范围扩大上千倍。
远距离逆行轨道(DRO)是地月空间中一类十分独特的有界周期轨道族,顺行绕地、逆行绕月。其中位于相对地月的势能高位轨道族,是连接地球、月球和深空的交通枢纽,具有低能进入、稳定停泊、低能全域可达等独特属性,是地月空间中的天然良港。
就如通过航海发现新大陆、利用空气动力实现洲际飞行、利用火箭进入太空一样,地月空间DRO有望成为空间AG尊龙凯时探索的新疆域。
(原载于《中国青年报》 2025-04-16 05版)
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