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《大家》 20160525 侯建文 遥瞰星空

来源:央视网2016年05月26日 05:25

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侯建文:这次火星探测,因为我们国家首次探测,而且要把火星车放过去,火星车的重量比较重,总共火星车加着陆器将近1.3吨,我们整个要把1.3吨的东西要从地球运到火星的轨道,到了火星还得把它放下去,要准确的定位,所以第一个关键就是怎么飞到火星准确定位,第二个就是到达以后怎么刹车,不能让我们这个环绕器一下撞到火星,或者是没有环绕,所以发动机要精确地点火,精确的点火才能把它刹车刹住,完了环绕火星飞行,就是环绕火星。第三个就是自主地运行,为什么呢?我们到火星去,那么遥远的地方,如果出了故障怎么办?所以完全要有故障的识别,故障的诊断,还有故障的重构,也就是出了故障也不能影响任务,所以这个难度是很大的。

解说:从火星项目启动到发射,仅有四年多的时间。要成功地完成如此艰巨的任务,侯建文必须每天都跟时间赛跑。

同期:我们希望,做的这个火星的电池,除了可靠性和寿命之外,性能方面,中国领先是必须的,要达到世界先进水平。

尽管时间紧任务重,但是侯建文和团队成员仍然有极大的信心,因为对他们来说,参与火星探测计划,已经不是第一次了。

2007年,中国与俄罗斯签署联合探测火星协议,中国将研制一颗火星探测器,于2009年10月搭乘俄罗斯的“福布斯号”采样返回探测器,对火星的空间环境进行探测。当年,这颗火星探测器的研制任务就落在了侯建文身上。

侯建文:当时感到难度非常大,我也感觉到压力很大,领导交给我的任务,我第一句话就说坚决完成任务,不可能退掉这件事,因为这牵扯到中俄两国关系的问题,

解说:这是中国启动研制的第一颗火星探测器,被命名为“萤火一号”。侯建文尽管表了态,但那时他面临的困难和压力可谓前所未有。尽管在此之前,他曾担任过多颗地球卫星的总设计师,可是对于深空探测,还从未涉足。更困难的是,在这次国际合作中,根据俄方的设计方案,我们的火星探测器重量不能超过110公斤,而研制时间仅有23个月。

侯建文:像这样类似的100公斤的卫星,地球卫星是有的,但这样的卫星至少要在4-5年以上。所以当初接到这个任务,2007年接到,2009年就要发射,计划是2009年,给我们的时间事实上只有23个月,23个月要把“萤火一号”做出来是非常困难的。

解说:除了时间紧之外,侯建文面临的最大难题是多项关键技术的攻关,其中很多难题是不仅侯建文没遇到过,在国际上,也史无前例。比如因为“萤火一号”搭载的“福布斯”号探测器要前往火星的一颗卫星“火卫一”取土采样,所以“萤火一号”中途不得不面临长达8小时48分钟的火星阴影,也就是说,在将近9个小时的时间里,“萤火一号”得不到来自太阳的能量,周围温度降至零下200度以下。那么“萤火一号”的各种部组件能否经得住这么长时间低温休眠的考验?而在休眠期结束后,所有的设备又能否重新正常工作呢?等等,诸如此类的难题,侯建文必须在23个月内全部解决。

侯建文:可以说这23个月当中我们设计师团队每天没日没夜的做,基本上是晚上12点之前下班都很少,基本上都12点,没有礼拜六、礼拜天,没有节假日。

特别是在2009年要发射出厂之前的100天,我们叫奋战100天,当时提的口号,大家都住在那里,100天大家都没回家(贴照片)

采访509所女:我觉得他当时都疯魔了,好像已经他的世界里好像不再考虑其他的事情了,特别专注。

解说:23个月,侯建文带领团队攻克了所有的技术难题,2009年“萤火一号”按期运往俄罗斯等待发射。

侯建文:当初俄罗斯人没有想到我们这么准时把“萤火一号”运过去,而且这么难的东西。所以等我们把“萤火一号”运到俄罗斯的时候,在他们厂房里开展测试的时候,慢慢展开的时候他们都看傻眼了,很多人都拿起手机来拍照。

解说:“萤火一号”在俄罗斯通过了所有的测试,没有丝毫的技术瑕疵。但没想到的是,就在大家准备进入“发射倒计时”时,侯建文突然接到俄罗斯方面的通知,因为俄方的探测器还没有最后完成,所以发射计划必须推迟。

采访:无法形容,那都是很失落很失落,因为我们的确花了23个月,辛辛苦苦做出来的东西,一下子要延期发射,的确对我们来讲影响非常大,因为你要延期我们就不知道下次什么时候发射了,我们23个月做出来的东西怎么办,你怎么再运回来,所以一大堆的问题我们都不可想象。

采访褚英志:因为一个卫星在地面存放两年还是有很多风险的,因为地面的环境潮湿其他的材料的老化等等,可能对于卫星再次上天,带来很多的不确定性,这样整个队伍,而且确实压力很大。

解说:推迟两年发射,对已经做好发射准备的“萤火一号”和总设计师侯建文来说,都带来了重重考验。如何保证“萤火一号”的所有部组件在这两年内不受影响?已经高强度工作了23个月的团队成员,他们的情绪又该如何去安抚等等,所有的压力再次集中到侯建文身上。

采访褚英志:在推迟这个过程中,侯总没有一丝一毫的动摇,也可以说整个研制队伍没有动摇。我们都觉得这个任务肯定要做下去,我们只不过要把两年在地面的储存或者延寿,专业术语叫延寿,延长寿命这个工作,要把它做好。

解说:经历两年延寿之后,2011年,“萤火一号”被再次运往俄罗斯的拜科努尔发射场。11月8号,它终于搭乘俄罗斯的“福布斯号”采样返回探测器,由“天顶号”运载火箭发射升空。

采访:侯建文:当时发射成功我们非常高兴,而且发射以后还收到了,给我们“萤火一号”加电,我们都知道很成功,

解说:按照中俄联合探测计划,“天顶号”运载火箭先将搭载着萤火一号的“福布斯号”探测器送到两百公里的地球停泊轨道,飞行两圈后,再被送入距离地球表面一万公里的过渡椭圆轨道,之后伴随着火箭主发动机再次启动,“福布斯”号和“萤火一号”一起进入地球和火星之间的地火转移轨道,此后,两颗探测器将一起经历10个月的长途跋涉,到达火星,去完成各自的探测任务。

可是,在火箭升空几小时后,当侯建文和团队成员正一起等待“萤火一号”飞向火星的消息时,突然,俄罗斯方面宣布,“福布斯”号探测器不见了。

侯建文:他告诉我们找不到他的火星探测器了,他求美国人帮他找,美国人能够找,找了之后说你的探测器还在200公里高的原轨道上。

解说:到底是什么原因?有没有可能是我们的“萤火一号”出了问题?在零下二十多度????的拜科努尔发射场,“萤火一号”所有的团队成员心情紧张到了极点。

侯建文:我们有人担心,也有设计师担心,因为我对我的产品非常了解,包括它的每一个结构硬件,包括它的每一个元器件,甚至每一个螺丝钉它去拧,涂什么胶我都了如指掌,所以我对我的“萤火一号”非常有信心,我认为肯定不是我的问题,当初有人怀疑我的问题,甚至来找我谈话,我坚决肯定没有。

解说:随后,俄罗斯方面立刻成立了故障调查组,侯建文参与了整个事故调查的过程。

侯建文:三个晚上三个白天,三天三夜,真正的三天三夜,一点都没睡,一分钟都没有睡,可以这么说,一直在那里跟他们分析数据,讨论数据,等待信息。我把我的全套图纸拿出来给他看,包括我们所有的照片,因为我们装配有照片拍照给他看,我们所有的操作录像给他看,后来俄罗斯竖起大拇指说不错,中国人考虑的东西真细,真全面,所有的数据都有,你们没有问题,你们是正确的。

解说:事故调查组,最后作出了结论,原来因为福布斯探测器的控制系统出现问题,在本该改变轨道时,火箭的上面级并没有按程序点火。几天后,“萤火一号”随着俄罗斯的“福布斯”号探测器一起坠落到地球的太平洋上烧毁。

那是非常伤心,因为这23个月非常辛苦,这23个月几乎是从家里到单位,从单位晚上半夜12点回到家,几乎都是在车上睡着了,平时没这个习惯的,这23个月准确来讲只有年三十,年初一在家吃的饭,在家再没有吃过一顿饭,

解说:性格内向的侯建文,平常很少跟人提及,他拼尽全力做出来的“萤火一号”,最后被烧毁在太平洋之后,他内心的痛楚和遗憾。不过我们不经意地发现,直到5年后的今天,他的手机微信号依然叫“萤火一号”。

尽管“萤火一号”最终没能飞向火星,但是侯建文的梦想并没有停止。随后他带领团队对我国的深空探测做了五年的论证研究,为日后我国自主探测火星打下了重要的基础。

同期:这是一个进行火星控制系统的半物理仿真实验室,现在正在做的这个实验是,控制系统在火星刹车制动,环绕火星。可以看到,发动机点火了,一点火相当于,环绕器在火星轨道刹车。这是大天线,这是四个燃料组箱。

2016年中国自主探测火星项目正式启动,作为火星环绕器的总设计师,侯建文的梦想终于有了实现的可能。

解说:今年56岁的侯建文,已有33年的航天生涯。1983年,侯建文从哈尔滨工业大学自动化专业毕业,分配到上海航天技术研究院第509研究所工作。那时,509所正承担着我国第一颗气象卫星风云一号的研制任务,侯建文加入到卫星控制系统研究组。

侯建文:当初的组长是徐福祥,当然后来到了航天部五院当了院长,现在退下来了,我的组长能到五院当院长,那你说这个人水平有多高。当初的所长孟执中也是我的师傅,他是学控制的,现在又是院士,所以我得益了两位可以说老师的指点,一个就是徐福祥,一个就是孟执中院士。

解说:那时,侯建文在这两位老师的指导下,参与风云一号A星的控制系统研究,这段经历为他日后成长为我国卫星控制系统领域的领军人物打下了深厚的基础。
 
侯建文:当初我刚刚到509所的时候,分在徐福祥的手下,他让我把控制系统的图画出来,怎么画呢?每个信息的接口,接口图要把它合画出来,不仅电缆图要画出来,这边是什么电路,那边是什么电路要画出来,我就想这个多难,因为我要对这个每天很了解才能画图,而且要把每个产品的电路图拿来才能画出来,这一画不是一张纸图,以前早期是个画图板,很大的,A0的画图板。这个画图板上的智头,A0的纸头是大纸头,至少要几十张才能画,我一个人爬在画图板上画了三个月,其他都不干,白天晚上画,画的三个月,当时因为年轻,可能也心里面边画边在心里面骂,我说这个师傅怎么回事,让我干这事,当时心里的确是有怨言。现在回过头来看,那个做法是正确的。

解说:控制系统,是卫星最核心的部分。卫星在天上的飞行姿态和飞行轨道完全靠设计精密的控制系统调控和保障。早年在卫星控制理论和工程方面打下的扎实基础,很快就让侯建文在我国航天界崭露头角。

1990年,风云一号B星发射升空,但是运行了一百多天后,卫星姿态出现严重问题。

侯建文:1991年的春节,年三十的晚上国家气象局他们接收气象卫星的图片,发现这个图片有点歪,不正,那就说明我们的姿态不太对了,我们马上就对卫星进行遥测观测,果然发现这个姿态就翻掉了。

这个姿态翻掉的原因大家心里都明白,主要是空间环境引起的,还是可靠性的问题,空间上有很多高能粒子,这些高能粒子会打到我们半导体器件上,造成元器件的翻转,翻转以后它就失控,那么造成我们的发动机误动作,发动机误动作卫星就翻滚了,打滚了,每秒60度,也就6秒钟打一转,打一转以后,本来要有燃料也能抢救,恰好燃料油用光了,所以燃料用光以后很着急怎么抢救。

解说:在没有燃料的情况下,如何把一颗姿态失控的卫星抢救回来?在家家户户守岁过春节时,侯建文和总设计师孟执中、老师徐福祥一起,在位于西安的卫星地面监测站,紧急想办法,抢救卫星。

侯建文:我们这两个师傅都是聪明的人,想了很多办法,办法是他们想的,就是利用地球磁场来进行每6秒钟打一转卫星,把它旋过来,我赶快验证,做仿真用计算机编的软件来验证是不是可行,一看可行,马上就在卫星上操作,我们简单的叫磁控制,简称叫磁控制,通过3个月的时间抢救,才把它抢救回来。

解说:当时世界上类似的卫星故障曾出现过多次,但是只有美国曾用十个月的时间成功抢救回一颗卫星。侯建文在两位老师的指导下,仅用三个月就将风云一号B星抢救回来,几乎创造了当时的一个奇迹。而他们抢救卫星使用的磁控技术,之后也被广泛地应用到我国各类卫星的控制系统中。
1991年,风云一号C星正式立项,这一次大家下定决心要打造一颗高可靠、长寿命的气象卫星,要实现这个目标,控制系统最为关键。经历了A、B两颗星的摸索和积累后,这一次,31岁的侯建文开始独挑大梁,担任风云一号C星的副总师,负责整个控制系统的研制。

侯建文:因为我们“风云一号”A星工作了几十天,B星实际上工作了100多天就出故障了,后来断断续续工作,这两个星还没有彻底解决卫星的长寿命、高可靠的问题,包括它自主运行、故障诊断,这些都没彻底完全解决,所以说怎么把“风云一号”C星做的更好,能够保证它这个卫星在轨长期稳定运行,为什么呢?气象卫星和一般卫星不一样,气象卫星是向全世界广播的。也就是说这个卫星飞到那里,那里就能接收到气象图,它是为全人类服务的,所以要求它这个卫星要稳定运行。所以怎么把稳定运行做好?控制系统是主要原因。因为前两个卫星都是在控制系统出现问题,所以说为了把这个卫星做好,我接受这个任务以后,我想重新学习,从零开始,过去的东西过去了,经验我留下,但是从零开始,重新回头来看究竟该怎么设计,怎么来把这个可靠性做好。

解说:为了彻底解决卫星高可靠、长寿命问题,侯建文决定先从理论研究开始,总结卫星控制系统的各种原理和方法。于是他来到北京,花几个月的时间,在各大图书馆查阅了所有与卫星控制系统相关的国内外文献。从推导每一个公式,做每一个模型开始,对控制理论进行系统总结和归纳。之后再将吃透的理论转化为工程应用。

任何技术上的飞跃,似乎都比想象中困难,在攻关过程中,年轻的侯建文遇到了很多意想不到的困难。

侯建文:我们做仿真实验的时候,为了一个控制规律,我当初为了解决磁的控制规律,老是姿态控不好,误差比较大,什么意思呢?比如说就像自动控制,咱们开汽车,比如自动驾驶驾车,应该很平稳的开,它老是抖,老是解决不了,什么原因呢?大家知道,地球磁场是不稳定的,卫星在天上飞,一会儿朝南飞,磁场朝北,那边往北飞磁场朝南,大大小小在变化,当然干扰就来了,不稳定了。

所以怎么提高这个稳定度,因为这个抖不行,因为抖的话拍的照片是模糊的,就像人拿着照相机拍,手抖就模糊的,所以说解决这个问题花了我们将近一两年时间,重新搞这个算法,也组织大家去解决这个问题。

解说:为了追求技术上的完美,类似的问题,侯建文还遇到很多。而对于初次担负控制系统重任的他来说,最难的恐怕还不是技术难题。

侯建文:那个时候可以告诉你,因为又失败了,又做不出来,的确后面压力很大,因为大家都等着,所以心情很烦燥,那时候烦燥怎么办呢?最好的办法不要听他们说,你干你的事情,把实验室门关起来,你去做仿真实验,继续实验,如果你要出去,人家老是说到现在没做好,你控制系统能不能行,甚至有的领导说你能不能干控制系统,你能胜任吗?你的副总师能当吗?有这样的话说我,你说这多难受?所以我那时候也是听到这个话心里像刀割一样的,我在想,我宁可有个办法关起来也不听你说,等我做出来以后,我再开启门来,你来看。

解说:巨大的压力和层出不穷的技术难题,无时不刻地考验着年轻的侯建文。
为了保证风云一号C星的高可靠性,打造他心目中完美的控制系统,从立项到完成所有测试,侯建文一共花费了9年时间。

这9年的时间就重新打造,重新设计,重新认识。现在看来那个时候9年是值得的,因为这9年是磨炼自己的,把自己锻炼成才了,没有这9年成才不了。

我可以说当初我们写的文件,大概要在大衣柜,要有五个柜子的文件,而且这五个柜子的文件,大概要上千份文件,几千份文件,我都是了如指掌,我专门有一个文件保管员,就控制系统文件,

解说:1999年5月10日,风云一号C星成功发射升空。因为拥有高可靠的控制系统,这颗卫星在轨稳定运行的时间长达十年,远远超过了2年的设计寿命,成为我国首颗被列入世界气象服务序列的卫星,获得国家科技进步一等奖。不仅如此,风云一号C星还开创了我国长寿命卫星的历史,成为我国卫星研制史上的一座里程碑。

解说:风云一号C星成功后,侯建文接着担任了风云一号D星和风云三号A星负责控制系统研制的副总师。从2002年至今,侯建文又陆续担任六颗科学试验卫星的总设计师,并提出了光学卫星快速姿态机动与空间宽幅光学成像控制技术体系,填补了我国海洋环境动态光学遥感能力的空白。目前这六颗卫星全部在轨稳定运行,有的卫星寿命已超过十年。

其中值得一提的是,他从2002年开始带着团队用十多年时间,自主研制了卫星控制系统中集光、电、热、天文等专业于一体的高精度测量器件——星敏感器,极大地提高了我国卫星控制系统的可靠性,并为我国自主深空探测提供了重要的技术基础。

解说:隶属于上海航天技术研究院的第803研究所,是我国航天领域著名的控制系统研究机构,侯建文负责的多个型号卫星的控制系统研制都是在这里完成的。

同期:飞轮,是测量卫星飞行角速度的。

差之毫厘,谬以千里。这句话用在航天工程上,可谓恰如其分。飞轮是卫星控制系统中重要的测量部件,里面装有各种高精度的元器件,为了确保产品性能,每次封盖前,侯建文都会亲自拿着放大镜做最后的检测。

侯建文:因为我们这种亏吃得太多了,比如说我们有一次给卫星加电,继电器的动作,继电器的动作应该加上电了,但加不上,而把继电器拆下来动一动又好了,什么原因呢?那就在显微镜上看,看到继电器里面有一个毛,这个毛哪儿来的呢?我专门到了生产厂家,到了生产厂家就找,发现它擦桌子的抹布是带毛的,擦桌子的抹布一擦桌子毛就到处飘,如果桌子不平,有个钉子,有个钩子,钩出一大块布,所以我就要求生产厂家必须要用没有毛的抹布来擦,保证洁净环境。所以我现在觉得带着放大镜到处走能发现问题,很多问题要在放大镜上看,你肉眼看不到。所以我讲质量检验是全过程的质量检验,质量控制也是,不能不控制。所以我的卫星基本上出厂都没有问题。

解说:侯建文对产品的要求,严格得近乎苛刻。这一点,凡是与他共事过的人都会感同身受,也正是因为严谨、严格,让他的卫星成功率达百分之百。而他做人做事的风格也潜移默化地影响着研究团队中的每一个人。

朱虹:我觉得在态度上,在作风上面,影响是最大的,做任何事情一定要做到自己完全放心,一定是要精益求精,其实我印象很深的就是我们有一条代码确实是写错了,以后这条代码它实际上我在我们正常的流程的里头,因此我们的测试就没有把它测出来。后来我们这个代码是经过第三方评测的,评测方给我们提出了,这件事情侯总应该说对我们进行了批评。而且在以后的很长一段时间,每次开会他都会提起来,当然我一开头肯定有一些想法,但是我这么多年走下来,我感觉到这件事情对我的影响是非常大的,你不能写错任何一条语句,你自己的东西没有看出来,你让别人给你看出来,说明你的工作没有做深、做透、做细。

朱文山:我觉得对我最大的影响还是他的严,干什么事情一定要严格要求,我记得当时也是做风云一号D星,仿真系统的建设都是我在负责,当时因为整个系统的连试状态,由于我接错了一根电缆,一个地面设置的电缆,造成我们当时为什么这个系统跑不起来,当时大家都不知道原因。经过查发现是我插错了一个电缆,当时其实我知道自己已经犯了比较低级的错误,他当时没说话,眼神已经告诉我,我的压力非常大,当时我拿着工具的手可能都已经在颤抖了,感觉到怎么是我的原因引起来的,尽管当时他没有直接批评,但是他就说了一句话,以后不允许出现这样的问题,所以这句话其实我记忆到现在。

尹海宁:我记得很清楚,做萤火一号,我们去欧洲。德国人这么谨慎的人,都没有发现飞轮设计上有问题,就是接插线有问题,他亲自发现了,说这个接插线不对,你们做错了。当场指出来,给老外说,那个老外负责人说不可能,绝对不可能,拍胸脯说绝对不可能错的。他说,要不拿图纸来查,我们回到办公室,那个技术人员拿图纸一看,顿时没有话说了。摇摇头没说话,他们确实错了。德国人那么严谨的问题都能被他发现,我说你真厉害,我们下面设计师都没有发现,就是管这个单机的设计师都没有发现,他比我们还熟悉。跟他干,我最大的体会就是他不会告诉你哪儿是对,对还是错,他会用他实际的对事情的做事风格,告诉你,让你关注一些别的,不要老关注别人都关注的东西。这点我感受非常深。

今天刚从外地出差回来的侯建文,要赶到上海149厂,去检查他承担的另一项任务——嫦娥五号轨道器的正样产品。在我国的探月三期计划中,嫦娥五号探测器将担任到月球表面采样并返回地球的任务。2010年底,侯建文被任命为探月三期副总师,担任嫦娥五号轨道器的技术负责人。

侯建文:这是另外一个控制,这属于机械控制,对我来讲是新的,但可以学,我也是不断的学习,所以我跟他们设计师这四年多,可以说从2010年的年底,花了四年时间跟他们几乎天天一起交流、设计,包括它的每个设备也是我亲自把关的。

解说:在探月三期工程中,嫦娥五号轨道器承担着在月球轨道交会对接和样品转移的重要任务,而这样的技术目前在国际上尚属首次。作为轨道器的总设计师,侯建文必须再次创造奇迹。

侯建文:这整个又是一个创新的技术,不像我原来做的卫星非常有底,这个“嫦娥五号”,咱们讲科学,我现在不好说,因为还有一年多时间,剩下这一年多我们要把事情做透,只有做透了,临出厂的那一天我才能说这句话。现在正样刚生产完,正样的试验刚刚开始做,还没有完全做透,后面还要做很多试验。

解说:从做地球卫星,到探月,再到火星探测,侯建文伴随着我国的航天事业已经走过了33年的航天生涯,现在同时肩负探月三期和探火任务的他,每天的工作日程以小时为单位排得满满的,性格内向,情绪内敛,但是他用行动诠释着什么是中国的航天人、什么是航天精神。

侯建文:自从1983年到现在,我自己刚开始参加“风云一号”卫星的时候觉得很神秘,同时也搞的很荣幸,很高尚的一个事情,到后来是一个责任。你既然做了这件事就有责任,航天人的责任,一定要把它做好。


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来源:央视网

更新时间:2016年05月26日 05:25

视频简介:本期节目主要内容: 火星,太阳系八大行星之一,距离地球最近时约为6000万千米,最远达4亿千米。目前最先进的探测器从地球飞到火星需要七八月。尽管距离遥远,但火星却是太阳系中与地球最为相似的星球。正因为如此,对它的探测,几乎贯穿整个人类航天探测史。如今能否成功地对火星进行科学探测,已成为衡量一个国家航天科技实力的重要标志。2016年4月22日,中国正式对外宣布,启动首次火星全球遥感与区域巡视探测任务。中国的火星探测器将由环绕器和着陆巡视器组成。其中环绕器的总设计师是中国航天科技集团第八研究院的侯建文。从火星项目启动到发射,仅有四年多的时间。尽管时间紧任务重,但是侯建文和团队成员仍然有极大的信心。(《大家》 20160525 侯建文 遥瞰星空)