中新網(wǎng)11月5日電 題：妙手能工織錦緞 巧做“嫦娥”奔月衣——記嫦娥一號衛(wèi)星熱控主任設計師邵興國

　　特約記者 成方

　　中科院院士、繞月探測工程總設計師兼總指揮葉培建將熱控技術與軌道設計、測控和數(shù)據(jù)傳輸以及制導、導航與控制并列為繞月探測衛(wèi)星的四大技術難點。而邵興國正是帶領大家突破嫦娥一號衛(wèi)星熱控技術難點的人。

　　臨危受命擔大任

　　時間回到2003年9月，那時嫦娥一號衛(wèi)星剛剛轉入初樣階段，就像一株剛剛發(fā)芽的幼苗，正需要百般呵護，可作為嫦娥一號衛(wèi)星最重要的分系統(tǒng)之一——熱控系統(tǒng)的主任設計師和副主任設計師卻在此時相繼調離。當時的情況是嫦娥一號衛(wèi)星熱控技術狀態(tài)還有很多不確定的地方，設計方案有待于進一步細化，更重要的是那時對于月球的熱環(huán)境知之甚少。熱控分系統(tǒng)關系重大，一旦熱控停下來，整個衛(wèi)星就得停下來。由于沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進度要求又十分嚴格，技術難度極大，接手衛(wèi)星的熱控工作無論對誰而言都是一個巨大的考驗。

　　誰能擔此重任？總體部熱控工程技術研究室的領導和專家們經(jīng)過慎重的考慮和研究，決定由邵興國出任嫦娥一號衛(wèi)星熱控分系統(tǒng)主任設計師。

　　憑著多年從事熱控產(chǎn)品研制積累的豐富的工作經(jīng)驗和長期刻苦鉆研打下的扎實基礎，加上強烈的責任感和使命感，思路開闊、思維敏捷的邵興國在短短一個月里就熟悉了衛(wèi)星熱控分系統(tǒng)及衛(wèi)星總體的設計，迅速進入狀態(tài)，開始了嫦娥一號衛(wèi)星史無前例、處處充滿著探索和挑戰(zhàn)的熱控研制。

　　發(fā)現(xiàn)月食除隱患

　　嫦娥一號衛(wèi)星是探月衛(wèi)星，面對月球的復雜環(huán)境，擺在邵興國和他的團隊面前的困難也是一個接一個。說起技術難題，樁樁件件都歷歷在目，而最讓邵興國他們難忘的還是月食問題。

　　月食是一種自然天象，月球圍繞地球飛行過程中會在某個時刻進入地球的陰影，地球人肉眼可以觀察到的就是月球逐漸變暗，經(jīng)過一段時間后又恢復原狀。月食所經(jīng)過的時間就是天文愛好者常說的月亮從初虧到復圓經(jīng)過的時間。

　　月食對衛(wèi)星有什么影響？衛(wèi)星的設計狀態(tài)能否順利通過月食？星上設備能否承受月食的低溫環(huán)境？這些問題還不是初期的衛(wèi)星熱控能完全回答和解決得了的。

　　邵興國接手嫦娥一號衛(wèi)星熱控分系統(tǒng)研制后，很快就敏銳地覺察到月食不僅對衛(wèi)星有影響，而且這個影響還相當巨大，對衛(wèi)星的熱控設計提出了新的挑戰(zhàn)，因為當衛(wèi)星在環(huán)月過程中隨月球進入地影時，太陽無法照到衛(wèi)星上，其影響首先是沒有了太陽能源，能源系統(tǒng)不能滿足正常的衛(wèi)星能源需求，進而是沒有了太陽外熱流，衛(wèi)星的溫度會急劇下降，更可怕的是衛(wèi)星處于陰影區(qū)的時間將可能長達5個多小時，這是一般衛(wèi)星所度過的72分鐘陰影區(qū)時間的數(shù)倍，如果這個問題不能得到有效解決，一旦衛(wèi)星遭遇月食被“凍僵”了，后果將不堪設想。

　　發(fā)現(xiàn)月食問題后，邵興國又馬不停蹄地尋找解決問題的辦法，他一方面組織衛(wèi)星的熱控人員廣泛收集國內外有關月食期間月球熱環(huán)境的資料，和大家一起討論研究月食期間月球環(huán)境變化對衛(wèi)星外熱流的影響，為下一步衛(wèi)星熱控系統(tǒng)的改進和完善提供理論依據(jù)；另一方面積極向衛(wèi)星總體設計匯報，詳細論證說明了月食問題的嚴重性，以期得到衛(wèi)星總體設計的支持，共同尋求對策。

　　他的執(zhí)著努力沒有白費，衛(wèi)星總體設計充分理解了月食對衛(wèi)星的影響，經(jīng)過多方面的協(xié)調和討論，衛(wèi)星的研制人員都認識到了問題的嚴重性并開始著手尋求解決之道，為嫦娥一號衛(wèi)星奔月消除隱患。也正是邵興國的這一發(fā)現(xiàn)使衛(wèi)星在初樣階段就能夠針對月食問題及時采取措施，修改對設備的環(huán)境試驗要求，完善熱控設計，從而保障了衛(wèi)星在月食期間安全平穩(wěn)地運行。

　　熱管專家巧創(chuàng)新

　　說邵興國是個熱管專家，一點也不為過。從1983年考上五院研究生，師從閔桂榮院士進行熱控研究開始，到1986年走上工作崗位獨立從事熱管研究，直至2001年參與型號設計，在將近二十年的時間里，邵興國一直從事熱管方面研究。熱管是熱控分系統(tǒng)的重要產(chǎn)品，是進行熱傳遞和實現(xiàn)等溫化設計的重要手段。多年的勤奮鉆研和扎實積累，使邵興國對熱管的性能和品質具有十分廣泛深入的了解，這也為他在嫦娥一號衛(wèi)星的熱控設計中對熱管的出色應用提供了寶貴的經(jīng)驗和理論支持。

　　當時面對月食和月球紅外的雙重影響，衛(wèi)星的熱控系統(tǒng)亟待改進，一方面要防止衛(wèi)星在月食期間由于溫度驟降而被凍傷，另一方面還要防止衛(wèi)星受到月球紅外的影響溫度急升而被燒傷。由于月球表面溫度存在巨大的起伏,造成環(huán)月飛行過程月球紅外背景熱流與地球相比有很大差異，地球的背景紅外熱流為恒定值，約為240W/m2；月球紅外熱流是從0~1460 W/m2變化，衛(wèi)星對月面球的到達熱流峰值比地球環(huán)境高六倍多。時間緊，任務重，只能選擇比較成熟可靠的技術，邵興國首先想到了熱管。

　　經(jīng)過縝密的計算和分析，邵興國決定使用三只艙外安裝的U熱管，對衛(wèi)星上安裝兩蓄電池組艙板進行熱耦合設計，同兩艙預埋的熱管形成耦合熱管網(wǎng)絡系統(tǒng)。這是首次在衛(wèi)星熱控設計中采用的技術方案，是新穎和大膽的嘗試，需要經(jīng)過充分的地面試驗驗證。但此時這個技術方案已經(jīng)來不及在初樣熱平衡試驗中進行驗證了。對此，以邵興國為首的熱控設計人員面臨很大壓力，也充滿了很多期待。為了驗證這個設想，他多次深入熱管生產(chǎn)車間和熱管裝配車間，與熱管生產(chǎn)人員進行充分交流，讓熱管設計人員和生產(chǎn)人員充分了解設計意圖，和他們一起解決生產(chǎn)和裝配過程中的工藝問題。工夫不負有心人，在邵興國和全體熱控研制人員的共同努力下，設計方案在正樣熱平衡試驗中其功能經(jīng)過了充分驗證，嫦娥一號衛(wèi)星的熱控最終實現(xiàn)了在國內首次采用常規(guī)槽道熱管對星上相對兩艙板進行熱耦合的設計方案，配合總體圓滿完成了衛(wèi)星設計方案。

　　其實嫦娥一號衛(wèi)星使用熱管的創(chuàng)新之處還有不少。干涉成像光譜儀與CCD相機是嫦娥衛(wèi)星的重要有效載荷，其焦面探測器(即CCD器件)的溫度水平對相機的成像質量有很重要的影響。CCD的溫度相對于其它儀器設備允許的溫度范圍較窄，需要單獨設計控溫措施，但是由于月球紅外的影響，對月面不能布置散熱面，月球熱環(huán)境的復雜和惡劣，導致CCD相機的溫度波動劇烈。為了平抑CCD相機的溫度波動，邵興國創(chuàng)造性利用成熟的槽道熱管生產(chǎn)工藝和充裝技術，把相變材料當作工質充裝到熱管的部分槽道中，讓它與槽道熱管組成相變材料復合熱管。利用相變材料的蓄熱特性，成功解決了CCD相機溫度波動的難題，同時也開創(chuàng)一種槽道熱管應用的新方法。

　　嫦娥一號衛(wèi)星的熱控一共使用了32根熱管，你可別小看了這32根熱管，它們的數(shù)量和安放位置都是經(jīng)過嚴格論證和實驗檢驗的，每一根熱管的使用都凝結著邵興國智慧和心血。大家說：“在嫦娥一號衛(wèi)星熱控分系統(tǒng)的研制中，邵興國把熱管用出了特色，用出了水平，用得非常成功！”

　　滿懷自信建功業(yè)

　　嫦娥一號衛(wèi)星的熱設計早期采用環(huán)路熱管，后來由于月食問題越來越突出，必須對原有設計進行改進，邵興國創(chuàng)造性地提出了“兩艙熱管熱耦合技術”。當時，在沒經(jīng)過預演和地面驗證的情況下，把這種技術使用在即將發(fā)射的衛(wèi)星上，跨度非常大。決定采用這個技術，邵興國承擔的風險可想而知，一旦嘗試失敗，作為熱控主任設計師，不但他本人要負重大責任，更嚴重的是整個衛(wèi)星的研制進程都有可能因此被耽擱下來。但是出于對熱管技術的熟悉和深刻理解，邵興國頂住壓力，始終充滿自信，他和員工們針對新技術做了五次內容各不相同的分析，光是分析報告就寫了好幾大本。終于，在大量詳盡的階段分析報告的基礎上，新技術被采用了，而且事實證明邵興國的自信和堅持取得了巨大的成功，目前整星的測試結果比邵興國他們當初的分析數(shù)據(jù)還要好。

　　作為熱控主任設計師，邵興國的工作用他自己的話說就是“在兩頭起作用”。由于嫦娥一號衛(wèi)星熱設計隊伍的人員構成相對年輕，其中有工程經(jīng)驗的人較少，于是邵興國必須在思想方案的提出和任務技術的把關上多做工作，對年輕人給予指導。當設計中出現(xiàn)問題時，他還要根據(jù)自己的經(jīng)驗和積累提出解決方案，為整個研究過程把握方向。從嫦娥一號衛(wèi)星熱控的初期規(guī)劃到提出設計方案再到最終實現(xiàn)設想，由于對整個過程和結果有比較強的預計，熱控設計幾乎沒走什么彎路，這讓邵興國感到十分自豪，他說：“整個方案下來大家對熱控系統(tǒng)都比較滿意，從目前對于月球的理解而言，我們對所掌握的，所考慮到的問題都有所回答，都有所設計、都有所驗證，下一步就要看衛(wèi)星在天上的表現(xiàn)了。”

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