“双料”总师孙泽洲: 一面飞月球一面奔火星
作者:庞 丹 粟好愿时间:2016-11-23 15:34 来源:中国科技人才

人物档案

孙泽洲,男,研究员,博士生导师,现就职于北京空间飞行器总体设计部,历任我国嫦娥一号副总设计师、嫦娥三号、嫦娥四号和首次火星任务探测器系统兼陆巡视器总设计师等职,是我国深空探测领域专家和学术技术带头人、首批国家“万人计划”科技创新领军人才、国家“创新人才推进计划”中青年科技创新领军人才和享受政府特殊津贴专家。孙泽洲长期从事深空领域航天器设计研究与工程实践,在月球环绕探测、月面软着陆和月面巡视探测航天器系统设计等方面,取得了系统的创造性成果,圆满完成了我国首次绕月探测和首次月面软着陆及巡视探测任务,为我国深空探测事业发展做出了重大贡献,获国家科学技术进步特等奖、国家科技进步奖创新团队(相当于一等奖)和国防科学技术特等奖等多项科技奖励,并获中国青年科技奖、中国青年五四奖章、全国最美青年科技工作者、光华工程科技奖青年奖、杰出工程师奖和航天功勋奖等重要荣誉。


2013年12月14日21时11分,嫦娥三号成功着陆在月球西经19.5度、北维44.1度的虹湾以东区域;12月15日4时35分,嫦娥三号着陆器与巡视器分离,“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面;12月15日晚23点47分左右,嫦娥三号着陆器与巡视器成功进行互成像试验即两器互拍,嫦娥三号任务取得圆满成功。

当北京航天飞行控制中心响起经久不息的掌声时,回想起嫦娥三号近6年的艰辛研制历程,大厅里一位身着“中国航天”白色大褂的设计师不禁双手掩面,百感交集他就是嫦娥三号探测器系统总设计师孙泽洲。


投身航天 酷爱挑战 

孙泽洲出生于辽宁沈阳,天生就带着东北汉子热辣辣的血性——酷爱挑战,永不言败。

1992年,刚从南京航空航天大学电子工程专业毕业的他,怀着满腔热血来到北京空间飞行器总体设计部,从此敲开了航天事业的大门,先后参与了资源一号卫星、资源二号卫星和实践五号卫星的总体工作。

回想自己的经历,孙泽洲常感慨地说:“小时候听老师讲院士、科学家的事迹,特别佩服崇拜他们,没想到长大后,自己能够有幸与院士、科学家们一起奋斗,真的从心底感到光荣”。

当然,与光荣的使命感同生的是压力和挑战。但是这不能使他畏缩,反而转化为前进的动力,让他干劲十足,永不懈怠——2000年,他被委任为资源一号02星总体副主任设计师,分管测控和载荷,参与了卫星在巴西的测试,负责飞控工作。


结缘嫦娥 勇挑重担

孙泽洲与“嫦娥”真正结缘始于2001年,那一年嫦娥进入了为期3年的可行性论证阶段,当时他正值“而立之年”。2002年开始,他开始参与绕月探测工程的前期论证,并负责星载测控系统论证工作。约38万千米的地月距离,导致星地无线信号的衰减,对现有的星载测控分系统的研制是相当大的挑战!他不分昼夜地与数据和资料打起了交道。他积极主动地与专家沟通,击败了一个又一个“拦路虎”,让论证得以顺利进行;后期论证阶段,工作向工程层面转化,他及时转变工作思路,重点关注工程系统中各大系统间的接口问题,保证了工作有效平稳的进行。

2003年,在各系统的共同努力下,“嫦娥”工程方案基本确定,孙泽洲由于高超的技术水平和出色的协调能力,开始协助叶培建总设计师负责卫星总体技术管理工作。在此期间,他协助叶培建总师组织制定了顶层规范,明确了整星各项性能指标要求、设计要求、可靠性要求等,为整个卫星研制工作的开展奠定了基础。同时,他还配合总设计师审查把关,为各个分系统制定规范,提出性能指标要求,并参与前期文件讨论。从总体角度出发,协调各个分系统,保证总体优化,成为他工作中的一个关键任务;与此同时,他还负责分析审查卫星各分系统的方案,从总体角度进行优化。协调工作很杂、很累、很繁琐,需要经常在各个分系统之间奔波、沟通、说服。而他乐在其中。正是由于在这些工作中,他对“嫦娥”有了更为系统和全面的了解,仿佛一个探险的人走入大山,看到了更多更广阔的风景,这为他日后担任副总师打下了良好基础。

2004年,嫦娥一号卫星研制队伍正式成立,孙泽洲被任命为副总设计师,协助总设计师叶培建院士分管测控与数传、天线、机构与结构、热控、数管、供配电6个分系统的总体技术管理工作。正当壮年,被委以重任,他深感肩上担子之重。与以前在总体室负责的总体工作全然不同,走上副总师岗位的他,需要把握总体需求,确保总体的高效和系统优化,也要求对各个专业的知识都有所掌握,跟原有的专业相比跨度非常大。为此,他凭着聪明和一股刻苦钻研的劲头,阅读了大量书籍,向相关专家请教,很快就把“课”补到专业水准。

回忆起这段时间的工作,他风趣地形容为“按下葫芦浮起了瓢”,每天都会有既定工作之外的新工作,每天都要制定工作计划,经常要工作到晚上九十点钟,如遇突发情况,加班到下半夜也是平常事。虽然会因高负荷运转而疲惫,但他却从未感到懈怠。他说,没有结果的累是最累的,累而有成,就感觉欣慰!

作为嫦娥一号卫星副总设计师,孙泽洲负责从总体需求出发,对各个分系统的研制工作进行监督和协调。在他的带领下,设计团队解决了一系列棘手的问题,如克服月食的影响问题。由于月球表面的红外辐射复杂,造成绕月卫星的外部条件极为多变,保持内部设备温度十分困难;月食的影响使得卫星运行阴影期从原来的45分钟延长到3小时,在此期间需要蓄电池供给整星电源。面对突如其来的巨大挑战,他方寸不乱,迅速组织专家论证,经过讨论和实验,决定调整整星工作模式;同时,他组织技术人员运用新技术,在热控方面进行调整,以弥补整星热量补充不够的问题。经过多方努力,他和同事们终于啃下了这块“硬骨头”。2005年底,卫星初样设计得到了论证组专家的肯定,成功转入正样,他和他的队员们交上了一份合格的答卷。


少帅点兵 征战月宫

当人们还沉浸在嫦娥一号和嫦娥二号任务持续成功的喜悦中时,孙泽洲已经将嫦娥三号总设计师的重担挑上肩头。作为总体部最年轻的型号总设计师,他带领团队马不停蹄,勇敢地踏上了我国探月工程的第二步——“落”的征程。

有难度才会有动力。与嫦娥二号、嫦娥一号相比,嫦娥三号的技术跨度大、设计约束多。探测器由着陆器和巡视器两部分组成。从某种意义上讲,探测器相当于两颗卫星。“嫦娥三号的任务要求决定了总体优化设计难,推进系统研制难,着陆器的制导、导航与控制难,着陆缓冲分系统研制难,热控分系统研制难,巡视器移动难,巡视器自主导航控制与遥操作难”孙泽洲一连串说了好几个“难”,涉及到嫦娥三号探测器各个分系统,因为所有系统的继承性都不强,大多需要从零开始设计研制,而其后的研制、试验、验证等过程更是充满了挫折。

以设计为例,虽然对着陆冲击等研究形成明确结论,但着陆点的月面情况到底是什么样、着陆时冲起的月尘会不会对任务的实施产生负面影响,都存在不确定性。为了消除不确定性,他率领研制人员建立了包括月表地形地貌模型、月尘模型在内的多个模型,通过系统仿真进行初步分析与设计,特别设计了模拟地球1/6重力状态下的各种试验,模拟软着陆冲击、月面移动试验中的月壤、光照环境;在机构等性能试验中,模拟月尘环境、舱外设备月夜储存环境等,并根据试验标准进行再分析,通过对薄弱环节的不断改进,逐步提高了嫦娥三号的性能。

有风险才会有担当。一般卫星的新研产品和新技术只有20%~30%,而嫦娥三号新研产品和新技术却占到了80%,包括诸多重要单机,如变推力发动机、GNC的关键敏感器、着陆缓冲机构、热控的关键产品等。特别是12分钟软着陆过程基本是靠探测器自主完成的。虽然风险大,孙泽洲却认为,“新产品有新产品的好处。随着整个行业质量管理水平的提高,新产品在初始设计的时候,某些设计环节考虑得会更充分一些,因此在设计上本身固有的可靠性也就会得到相应的保证。”对于嫦娥三号软着陆的风险,他简短的话语中透露出十足的信心。

作为整个任务成败的关键,动力下降段又被称为“黑色720”秒。孙泽洲介绍说:“这个过程时间只有十几分钟,就是靠着陆器的自导导航与控制飞行系统完成这个自主的控制。一旦开始15千米往下走了,就必须要一直落到月面,很多关键的环节都是一次性,开弓没有回头箭。”自从“动力下降”的指令注入、主发动机点火开始,嫦娥三号基本上就失去了“重新再来”的机会,一旦出现问题,人也很难有时间判断故障并及时实施抢救措施。为此,在他的带领下,研制人员进行了上万次数学仿真、成百上千次桌面联试以及模拟月球重力环境和月表地形地貌,发动机点火,与真实情况相配合的多次大型地面试验。比如在设计难度非常大的着陆悬停与避障试验中,研制人员在试验场搭起百米高的试验架,利用试验设施,可模拟地球1/6重力条件。场内铺设了火山灰等材料来模仿月面,还摆放了各种障碍物模拟着陆时可能遇到的各种情况。谈到这个试验时,他回忆说:“进行着陆试验有些‘靠天吃饭’的味道,因为月球表面是无风的,而一天里早晨的试验条件最佳。为此,试验人员经常是凌晨就开始准备试验,东方露出鱼肚白就进行测试。如果天气不好,即使前期工作都准备好了,也必须等待条件具备后才能开始试验。”类似的大型试验还有很多很多,他始终站在研制的最前沿。

在狠抓技术攻关的同时,作为团队的带头人,孙泽洲也非常注重质量管控和人才培养工作。早在嫦娥一号卫星进入正样阶段后,身为副总师的他,就对卫星的168台相关设备亲自逐一把关,他说:“只赶进度而忽略质量,就如同生命没有灵魂。”如今,已经担任嫦娥三号总设计师的他,依然把狠抓质量管理放在重要位置。嫦娥三号是一个全新的航天器,由于自身任务的特殊性在技术管理、质量管理方面都有自己特殊的地方。在方案阶段,他带领设计人员在设计输入的准确性和正确性上下了很大功夫,开展了大量探索性试验,对一些关键技术难点作了多套方案。此外,他非常重视责任制的落实,强调各项规章制度的落实检查;在探测器转入初样研制阶段后,他又带领研制人员梳理关键技术,并对这些关键技术环节进行了高标准、严要求的攻关,力求彻底解决问题。此外,他严格按照集团公司和院的有关要求,实施精细化管理,切实做好“九新分析”、“四个确认”和“质量与可靠性数据包复查”等工作,加强过程控制,保证产品质量高可靠。

说话大嗓门,语速很快,眼光炽烈充满激情,言谈举止透着东北汉子特有的爽快和洒脱。这是孙泽洲给人的第一印象。其实,工作中他是个特别“较真”的人。这一点除了在质量管理上得到了充分发挥,在团队建设上也表现得淋漓尽致。他常常强调,要以最小的资源来解决问题,要求各分系统主任设计师作为系统的骨干和主管,要打造和谐的工作氛围,实现信息共享和对年轻人的支持。在培养新人方面,他常常教导年轻人,不清楚的事情不能放过,一定要“打破砂锅问到底”。就像考试以后不会的问题要尽快解决,能力才能得到提高。此外,还要多问几个“为什么”,不能就事论事。比如年轻人写文件出现了错误,他不但要指出,还要问理由,让年轻人追溯错误的根源,举一反三,从而不再犯类似的错误。正是在他独特的“较真”管理方式下,嫦娥三号研制团队逐渐形成了可贵的科研精神——思维严谨,不耻下问,集思广益,信息共享。他说,个人的不足可以通过集体来弥补,集体因为大家的协调合作而变得更为强大。


“双料”总师 再探苍穹

2016年4月,中国火星探测任务和嫦娥四号探测器任务分别正式立项,年仅45岁的孙泽洲再度肩挑重任,被任命为两大探测器的“双料”总设计师,开始了一面飞“月球”一面奔“火星”的“超常”职业生涯。

谈及嫦娥四号任务,他一如既往地冷静,“嫦娥四号任务是实现月球背面软着陆和自动巡视勘察”,他介绍说。虽然有嫦娥三号的技术基础,但是嫦娥四号有许多新研设备,有些还需要全新研制,而且在月球背面实现软着陆,未知因素和各种风险非常高,设计难度非常大。同时,还需要新研制和发射一颗中继卫星,在地月拉格朗日L2点为月球背面的着陆器/巡视器与地球之间搭建一条通信的纽带。虽然挑战很大、创新难度很高,但天生热爱挑战的他毫不畏惧,一如既往地冷静。目前,他正带领研制团队攻坚克难,稳步开展各分系统正样设计相关工作。经过苦战,团队已顺利完成了探测器技术状态基线确立工作,为后续研制任务打下了坚实基础。

作为“双料”总师,嫦娥四号任务稳步推进的同时,孙泽洲的探火征程也已有条不紊地开启。

自20世纪60年代以来,国际上已经实施了42次火星探测任务,成功率仅为52%,其难度之大可想而知。“我们这次火星探测任务最核心、最难的地方,就是探测器进入火星大气后气动外形和降落伞减速的过程,只有一次机会,必须确保成功”。对于“探火”任务,孙泽洲有着冷静而清晰的认识。目前,他正带领设计师们争分夺秒开展各项关键技术攻关。利用“挤”出来的一点点有限时间,他告诉笔者,“研制过程中,团队要特别关注关键技术,确保关键技术见底;特别关注重大过程,确保风险识别控制到位;特别关注重大保障条件建设,确保充分试验验证,而做好这些工作的前提则是确保责任落实”。对此,他再次动情地说起曾经在母校南京航空航天大学演讲中说过的一句话,“当我成为总师的时候,也要像叶院士一样成为一棵‘大树’,遇到困难的时候,首先把责任承担起来。”

“痴情一片为深空,英雄本色泽九州”这就是这位战功赫赫、光环无数却始终低调随和的航天名将——孙泽洲最朴素、最本真的写照。过去二十几个春秋,他已经将自己的光荣和梦想与星辰深空紧紧相连,未来的漫长岁月里,他仍会满怀壮志,带领团队,承载着中华民族的期盼向着那深邃无垠的星空,勇敢地迈出坚实的步伐,在行星际留下属于一个伟大民族的一个个深厚足迹。


作者单位:北京空间飞行器总体设计部