嫦娥五號離家更近了。
12月13日9時51分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體實施第二次月地轉移入射，在距月面230公裡處成功實施四臺150牛發動機點火，約22分鐘後，發動機正常關機。根據實時遙測數據監視判斷，軌道器和返回器組合體成功進入月地轉移軌道。
嫦娥五號探測器軌控示意圖 圖據國家航天局
嫦娥五號探測器由軌道器、返回器、著陸器、上升器四個器組成，包含15個分系統，是迄今為止我國研製的最複雜的航天器系統之一。而為探測器每一階段全程暖心護航的推進系統，則被稱為“最複雜航天器中最複雜的推進系統”。
這套由中國航天科技集團六院研製的推進分系統，包含三套獨立的子系統，77臺性能功能各異的大小發動機，分別承擔軌道修正、近月制動、月面上升等一系列繁重任務。既為探測器提供主要動力，又為探測器提供俯仰、偏航、滾動的姿態控制力矩和軌道調整動力。
航天科技集團六院嫦娥五號探測器副總設計師洪鑫 受訪者供圖
近日，紅星新聞獨家專訪航天科技集團六院嫦娥五號探測器副總設計師洪鑫。對於推進系統三套子系統研製，他提出了“統一設計、通盤考慮，模式相似、單機共享”的設計思路，實踐證明該思路提高了設計可靠性，最大限度的降低了技術風險。
洪鑫告訴紅星新聞，對於探測器目前的良好表現他並不覺得意外。“這次總的來說，無論是推進系統還是探測器，表現都很完美。包括變軌時推力的預測都非常精準，只有千分之幾的誤差，完全按照標準流程展開，跟提前做的動畫效果幾乎一樣。”
2011年3月，洪鑫的孩子出生。2011年4月，洪鑫被委任探月三期探測器副總師。嫦娥五號推進系統就像是他的另一個孩子。參與探月工程10年間，在兩個孩子中間，洪鑫照料推進系統比照料自己孩子的時間要多很多。
【探測器表現】
當時就覺得，太順利了！
紅星新聞：作為嫦娥五號探測器副總設計師，您和您的團隊具體負責探測器的哪些工作？
洪鑫：嫦娥五號探測器由著陸器、上升器、軌道器、返回器組成，橫向劃分為15個分系統。我們這塊主要負責探測器的整個推進系統，總共包含77臺發動機，其中有3臺主發動機，剩下74臺都是姿控發動機。它們為探測器提供全程動力。
其中，軌道器上的1臺3000N發動機，為地月轉移、月地轉移中途修正、近月制動、離月加速提供推力，而上升器上的另外1臺3000N發動機，將為月面起飛提供推力，相當於月球上的1枚微縮版運載火箭。1臺7500N變推力發動機，將完成探測器著陸組合體月面軟著陸的主推任務。
嫦娥五號上升器月面起飛模擬動圖
紅星新聞：目前您這塊的任務都已經完成了嗎？如何評價這次探測器推進系統的表現？
洪鑫：12月13日，軌道器和返回器剛剛完成第二次月地轉移入射。到目前為止，我個人認為推進系統表現是比較完美的，所有功能都運行正常，而且參數很好。可以說推進系統總體使命基本完成，還剩下幾次小的軌道修正任務，等到軌道器和返回器分離後，我們這塊的任務就算圓滿完成了。
長徵五號遙五運載火箭和嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場。圖源@中國探月工程
紅星新聞：11月24日火箭發射成功後，您當天就回到北京航天飛行控制中心。通過這些天對探測器的觀察，哪些畫面給您留下了深刻印象？
洪鑫：印象最深刻還是上升器發射那一刻。通過現場傳回的畫面，看到上升器從著陸器頂板上飛昇起來，這比我想象中好太多了。我們之前做的試驗大部分是傾斜狀態，當時想的起飛可能先是搖搖晃晃然後再進入平穩狀態。這次起飛就跟用繩子吊上去一樣，很平穩就上去了。當時就覺得，哎呦，太順利了！
因為之前嫦娥三號、四號也有過月球著陸，但在月球上發射我們是第一次，那種感覺是不一樣的。以前美國阿波羅起飛也有畫面，當時攝像機是在遠處拍的。我們這次攝像機放在著陸器上，是從底部往上拍，看著發動機點火、火光亮起，然後“唰”的一下很平穩地飛出去，當時心情難以言狀。
【最複雜航天器中最複雜的推進系統】
月面起飛是前所未有的一個環節
紅星新聞：與之前嫦娥系列相比，嫦娥五號推進系統被稱為我國目前最複雜航天器中最複雜的推進系統之一，這個怎麼理解？
洪鑫：對嫦娥五號探測器來講，月面採樣、月面上升、交會對接、高速再入返回地球都屬於首次。同樣，作為推進器與以前也有很多不同，我們做了較大的改進。
比如面臨探測器全方位減重的挑戰。嫦娥五號探測器重達8.2噸，其中加註推進劑後的整套推進系統重量將近6噸，佔整個探測器重量的四分之三。根據當時的情況，不減重探測器就飛不起來，方案就不成立，這就逼著我們必需在很多方面都要創新。減輕重量意味著要做更多的試驗，面臨更大技術風險。經過兩年的攻關方案才最終成立，推進系統的重量指標比同類產品壓縮了約十分之一以上。
以貯箱減重為例，原來用的貯箱不容易出現液體晃動，為進一步減重，我們採用新的貯箱重量比原來要輕，同時它在晃動情況下一樣能滿足推進劑的供應。這些措施效果顯著，僅著陸器的4個貯箱就比最初方案減重26公斤。
紅星新聞：據瞭解，嫦娥五號“四器”組合體狀態下的加註，是我國航天器加註史上最複雜的一次。
洪鑫：我們原來希望是單個器分別進行加註，管路比較簡單，單器每套子系統只需要四五個接口就解決問題。現在整個探測器堆在一起，需要同時連十七八根管子，還要保證每隻管子都不能外漏，這個難度就大了。雖然加註原理是很成熟的，但管路性能檢測、調整改進的難度加大，對保障探測器質量特性測量也帶來了更多的不確定性。
受訪者供圖
紅星新聞：這次嫦娥五號上升器從月球起飛，被視為一次從月球發射航天器的無人試驗。從月球起飛與平時有哪些不同？
洪鑫：月面起飛是前所未有的一個環節，我理解的不同，一是它的整個通訊導航與地面發射不一樣，二是起飛具體環境不同。
就推進系統來說，上升器起飛的角度和姿態具有不確定性，比如有可能落在斜坡上，給起飛增加困難。這次降落點的坡度只有兩度，算是非常平了。在研製階段，我們設計最大的坡度是25度，為此配備強大的姿控發動機可以幫助很快糾偏。
同時，上升器發動機噴流不是開放環境，氣流受到一定的阻擋。發射第一秒鐘發動機噴口氣流狀態跟標準工況是不一樣的，發動機要能夠承受這種非正常的工作狀態。
此外，月球上面還有一個高溫的問題。受到太陽照射和月球輻射的影響，發動機產品的溫度環境比地球軌道要高，對姿控發動機溫度上限進一步提高要求，原來要求發動機在60到80度下能工作，現在要提高到120度也能正常工作。這都是新的技術難點。
嫦娥五號著陸器和上升器組合體著陸月球後的模擬圖 圖源@中國探月工程
紅星新聞：嫦娥五號原計劃在2017年發射，但因長徵五號運載火箭原因而推遲。這件事對你們產生了哪些影響？
洪鑫：對我們還是有一定影響。因為推遲發射，對產品的可靠性來講肯定是不利因素。這三年，隊伍圍繞產品儲存期間可靠性做了很多工作，對產品質量複查，做了很多延壽試驗。這件事也讓我們有更充裕的時間來思考一些問題，比如去發現可靠性還有哪些薄弱環節之類。
【10年研發心路歷程】
推進系統就像是我的另一個孩子
紅星新聞：據瞭解，您是2011年被委任為探月三期探測器副總設計師。還記得初次接到任命時的感受嗎？
洪鑫：我以前主要負責衛星推進系統，參與過探月一期、二期的論證工作。2011年1月份整個探月三期工程立項，我是4月份擔任探測器系統副總設計師的。
2011年接到任務時也沒有太多想法，就是想下定決心把它攻下來。一個項目裡面三套雙組元推進分系統，這個是從前沒有過的。最初論證的時候，根據當時的成熟技術，方案是成立不了的。
但到今天的這個結果，我也並不覺得意外。這次總的來說，無論是推進系統還是探測器，表現都很完美。包括變軌時推力的預測都非常精準，只有千分之幾的誤差，完全按照標準流程展開，跟提前做的動畫效果幾乎一樣。
受訪者供圖
紅星新聞：這10年的探月工程，對您個人帶來的改變是什麼？
洪鑫：我為這個項目工作了10年，其中研製7年，待命發射3年。10年的光陰，自己從當年30多歲到接近50歲。
我小孩是2011年3月份出生，所裡正式任命我負責這個任務是4月份，嫦娥五號推進系統就像是我的另一個孩子。兩個孩子中間，我照料推進系統可能要比照料孩子的時間要多很多。
孩子也馬上10歲了，他很為我自豪。前幾天學校上課老師講到了嫦娥五號，大概提到了我在裡面做了一些工作，全班同學都知道了，孩子很開心很驕傲，回來跟他媽媽講了這個事情。
洪鑫 受訪者供圖
紅星新聞：您個人在每次重大任務發射前有什麼特殊的習慣嗎？
洪鑫：有的。我在每次重大節點前我喜歡穿紅色的衣服。像這次嫦娥五號探測器，全程重要節點我都穿了紅色衣服。這是幾十年的習慣了。
這次探月項目，我有很多中學同學都在關注，我也能夠感到全國人民對航天的熱情都激發出來了。我們作為幹這項工作的人還是很受鼓舞。
紅星新聞：未來有什麼樣的規劃，您可以給我們透露一下嗎？
洪鑫：探月四期還在緊張的論證當中，預計很快會立項。後續任務只會越來越難，需要進一步發展創新。
紅星新聞記者 任江波
編輯 郭宇
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