孙家栋:奔月之路

2023-02-28 06:31朱秋雨
看世界 2023年14期
关键词:孙家月球航天

朱秋雨

2010年12月,孙家栋在西昌卫星发射中心

2023年5月,三名中国航天员乘坐神舟十六号登上天宫空间站后,中国宣布了一项更雄心勃勃的计划:2030年前,实现中国人首次登陆月球。

至此,“可上九天揽月”的梦想正越来越近。

时间回到2020年11月24日,“嫦娥五号”探测器按预定路线发射,它在一周后完成中国探月工程一期的最后一个里程碑,采集约2公斤月球样品并送回地球。“嫦娥五号”指挥官们经历24天卡到嗓子眼的紧张后,胜利的消息传来—中国成为全球第三个实现月球采样并返回的国度。

指挥官们有印象,此时,他们都收到了一位91岁、腿脚不便的老人的短信,喜悦地对年轻一代的壮举表示祝贺。

这位91岁老人一生心系航天。他的名字与一切新中国如雷贯耳的航天工程紧密相关—孙家栋。

1965年,导弹发射。1970年,“东方红一号”卫星发射。80年代通信卫星发射。90年代,北斗导航卫星工程起步,还有21世纪的探月工程,都有孙家栋的至关重要的努力。而从1967年,也就是孙家栋38岁开始,他担任的近乎都是航天工程的总设计师,想的是“怎么做”的具体问题。

卫星发射专家王建蒙在孙家栋的专著回忆,2009年,进入80岁后,孙家栋工作内容侧重国家战略研究,频繁参与各种会议。他厚积薄发的人生迎来了回报,对他的各种嘉奖和荣誉纷来沓至。但孙家栋依然事无巨细地担任北斗导航卫星工程的总设计师。据王建蒙回忆,尽管高龄,他从未缺席过北斗卫星发射,每次都准时出现在指挥控制室。

这位前半生执迷造星,后半生引领登月的“两弹一星”元勋,与中国的星辰之梦保持着高度一致的成长曲线。

如果回顾这位果敢的、坚持的、荣誉等身的老人半个世纪的航天之路,与他的成就并道而驰的,是他面对一无所有与一败涂地的境地时,始终如一的勇气和坚毅。

“月亮上不去,拿我孙家栋是问。”

年轻时的孙家栋在工作中

三巨头

1993年的某天,一个研究了半生地质的科学家敲响了国家航天局副局长栾恩杰办公室的门。

来者叫欧阳自远,此时已经58岁,年近花甲,但一如他的名字,他依然心怀远方—远至太空的远。他学地质勘察出身,早些年背着馒头和水壶,埋头观察了无数矿脉,年纪渐长,他开始抬头仰望星空,40岁后,他把目标转向了月球。

现在,他刚论证完一个重要问题—“中国探月的必要性与可行性研究”,兴奋地告诉这位比他小5岁的航天局領导。

20多年后,在一档节目里,欧阳自远激动回忆起一幕:“栾恩杰听了非常振奋,他说这个事情一定要搞,我们中国也一定能搞成。但有一个人,你一定要去找,孙家栋,一定要把他拖进我们的队伍里来。”

中国月球探测工程首席科学家欧阳自远

得到积极反馈的科学家,又去敲开了另一扇门—65岁的孙家栋家。

这年发生了很多事情,刚当选为中科院院士的孙家栋,被任命为北斗导航试验卫星工程总设计师,事务繁多,很多事情等着他奔走。

这一年,发生了著名的银河号事件。7月7日,“银河”号从天津新港出发,628个集装箱,驶向中东,却在不久后失去了信号,无法判断方向,在海上漂泊足足33天。原因是7月23日起,美国称握有确凿证据,指责“银河”号货轮载有可以制造化学武器的原料,要求在公海上停船检查。但后来报告公开,美方其实并没有所谓证据。同时有分析认为,这是美国关闭了银河号所在海区的GPS导航服务,迫使“银河”号货轮停航。

拥有我们自己的导航系统,变得极为迫切,孙家栋主动站了出来,与国防科工委副主任沈荣骏联名上书,建议启动中国的卫星导航工程。至此,北斗系统,开始了漫长的研制。

与此同时,世界正在兴起第二轮的探月热潮。欧洲空间局相继制定了登陆月球、建立月球基地的设想,除了美俄,日本印度德国等也加入了太空竞赛。

1992年,中国的载人航天项目就立项了,欧阳自远认为,这证明国家的技术已经能够进入太空了。

听着眼前欧阳自远的畅想,孙家栋同样兴奋,询问了很多细节。

谈了半天后,孙家栋果断对眼前的晚辈说:“月亮上不去,拿我孙家栋是问。但一个问题,上去了以后,看什么,拿什么,这是你的事。”

欧阳自远回忆:“他太高兴了,对我说,‘欧阳我还有很多问题,我们明天再谈一次。”

三人各有所长,一拍即合。

栾恩杰任总指挥,孙家栋做总设计师。一辈子搞科研的欧阳自远,则是首席科学家,自称是被两人带入门的弟子。

2004年,孙家栋被正式任命为探月工程总设计师时,已经75岁了。传记作家王建蒙记得,作为探月五大系统的总设计师,孙家栋每月在北京的时间不足十天,经常一周飞好几个城市。

虽然年过古稀,但孙家栋一如往常,腰杆挺得很直。

孙家栋院士在工作中

虚弱不堪的妻子,幽怨地问,你到底是干什么的?

在“嫦娥一号”卫星技术方案会议上,他解释了探月任务的不一般:“卫星在地球上发射,但地球与月球在不停地转动。地球在什么季节与月球距离最近,最有利控制?”

他又说:“火箭点火是牵动全局的事情,与之有关的火箭、卫星、发射场、测量控制、通信保障等系统,都要保证与发射时间绝对同步—这绝对是新的尝试,中国所有航空发射从没经历过的。”

老骥伏枥,孙家栋只能运用经验和系统的力量,实现一件很新的事。

这种能力与他大半生的经历紧密相关,成长于沉浮、贫困、百废待兴的年代,未知与变化充斥个体的未来。

2019年1月,“嫦娥四號”着陆器

“玉兔二号”巡视器(月球车)在“鹊桥”中继星支持下顺利完成互拍

神秘的人

一起生活十多年,妻子魏素萍并不知道孙家栋在做什么。

他不仅忙碌,还很神秘。一个冬夜里,魏素萍被电话铃声惊醒,看见丈夫急忙忙跑去客厅,衣服都没披。魏素萍怕他冷,拿着大衣过来。孙家栋却条件反射一般,用手捂住了话筒,并示意她赶紧走开。

保密,是孙家栋工作的基本要求。

1951年,在哈尔滨工业大学主修汽车维修专业的孙家栋,因俄语成绩优越,被公派到苏联学飞机制造。7年后,这位29岁的青年学成归国,又因为国家需要,再度“转行”。他被分配到国防部第五研究院,从事秘密进行的导弹研制工作。接下来的十几年,他都没告诉妻子,自己具体从事什么。

1967年7月,孙家栋担任东方红一号的总设计师,这也是中国第一颗地球卫星。此时的他,年仅38岁,正是家庭最需要经营的时候,妻子也怀了孕,但他无暇照顾她。女儿出生的第二天,他才赶回来看望妻女,虚弱不堪的妻子,幽怨地问,你到底是干什么的?

国防部第五研究院,是新中国最神秘的组织之一,坐落在北京城南。当时有外媒表示诧异说,京郊有一个神秘的大院,白天车水马龙,夜晚灯光闪烁,“也不知道新中国在搞什么大行动”。

这个故事,则需要从钱学森说起。1950年,筹备回国却被美方认定为间谍的钱学森,在一座美国小岛被软禁了5年。1955年,钱学森通过外交手段回中国。次年10月,国防部第五研究院宣布成立,钱学森做院长。

担任领军人物的钱学森,打算做一件很新的事。

1965年,中国已经成功研制出导弹和原子弹。钱学森大胆向时任国务院副总理、国防科委主任聂荣臻建议:卫星研究应该提上日程了。

“搞卫星是件很复杂的事,必须及早开展有关研究,才能拿出东西。”

聂荣臻婉拒他,这个问题自己和总理讨论过,“都认为我们在这方面的条件还不成熟”。

眼前的科学家没有放弃,继续说:“人造卫星的作用不光在军事方面,还可以搞广播通信卫星、气象卫星等,尤其是载人卫星,前景很广阔。”

聂荣臻很快给出批示:“只要力量上有可能,就要积极去搞。”

当年8月,中央专委批准了卫星规划纲要,还开会讨论了中国第一颗卫星发射的时间:1970年。

现在,只剩5年时间了。

1967年,与钱学森共事了9年的孙家栋,成为被选中的指挥官。两人的关系,非同寻常,钱学森既是孙家栋的领导,也是他的恩师,情同父子。

孙家栋正是在办公室趴在地上设计导弹时,收到了调任通知:“你来负责我国人造地球卫星设计总体工作”。

一穷二白的时期,在一个全新的领域临危受命,孙家栋激动又惶恐。此时他不到40岁,“在现在看来已经不年轻了,但在当时还很年轻。把造卫星这么大的事情交给你去负责,确实既有压力也有动力”。

孙家栋(左二)与钱学森等合影

超宇宙速度

1967年,中国制定卫星发射计划时,开了一场长达42天的技术研讨会。

会议接近尾声时,法国突然宣布,成功发射人造卫星,世界第三个拥有卫星技术的国家诞生。

倍感压力的中国航天人,商讨出发射第一颗卫星的12字要求:上得去、抓得住、听得清、看得见。这个要求已经不算高,但当时的中国人,连如何实现第一步都感到艰难。

据王建蒙在《孙家栋院士传》回忆,当时,中国的基础科学相当薄弱,人们连航天的概念都没厘清。

要想飞出地球,飞行器首先得实现第一宇宙速度,也就是物体紧贴地球表面作圆周运动的最小速度:7.9公里/秒。中国从未有过这样速度的飞行器。

在会上,科学家最终决定物尽其用,“多快好省”地造卫星。为了达到第一宇宙速度,他们决定将火箭的前两级用正在研制的导弹改装,第三级是固体火箭。

有了导弹的加持,是不是就有足够的推力,让卫星上天?

这是中国首创,没有人能给出肯定答案。留给孙家栋的问题更多了:空间的环境状况和温度参数全无,火箭、卫星到底要怎样的设施?如何帮助卫星控制温度?地面的东西怎么满足太空的条件?

1968年,作为技术负责人的孙家栋,做出了一个让上级领导吃惊的举动。他提出,应简化原来的卫星方案。他接着说服了老专家,希望卫星研制分“两步走”:

先用最短的时间实现上天。在确保了有卫星后,再研制带有探测功能的工程应用卫星。

时任国防科委副主任的刘华清对这一幕印象深刻。

“东方红一号”卫星

他在回忆录里写道,1968年,“东方红一号”研制遇到了问题,各分系统“文齐武不齐”。为了保证1970年的顺利发射,孙家栋等空间技术研究院成员修改了方案,却找不到拍板的人。

有一天,孙家栋找到了刘华清头上。孙家栋说话很直率,说:“你懂也得管,不懂也得管。你们定了,拍个板我们就可以往前走。”

刘华清最后给了他一颗定心丸:“技术上你负责,其他问题我负责,我拍板。”

多年后,刘华清忆起这一举动十分感慨。正值“文化大革命”时期,“回想起来,当时这么干,除了有很强烈的责任感外,也有一点儿傻大胆的味道”。

最终,在孙家栋的努力下,1970年4月,“东方红一号”以振奋人心的方式成功发射。中国的第一颗卫星就像一颗乳白色的开了跳伞的小行星,直奔云霄。电子线路模拟铝板琴演奏的歌曲《东方红》同时响起,五洲嘹亮。

白天是瞧不见“东方红一号”的,只有晚上天黑卫星路过城市才能被看见。

《人民日报》用整版刊登了卫星运行时间,几分几点过天津,几点几分过广州、北京,标得清清楚楚,还特别解释什么時间能够看见。白天是瞧不见“东方红一号”的,只有晚上天黑卫星路过城市才能被看见。

中国成为全球第五个发射卫星的国家,只晚了日本2个月。孙家栋备受嘉奖,连钱学森也当众肯定他:“看来,把孙家栋找来是对的,他确实敢干事,他也的确会干事。”

走出阴霾

经历过“东方红一号”上天的欣喜,孙家栋被认为是年少有为的领军人物。他对身为总设计师的角色有了更深的理解。

他曾解释:“所谓航天总体,就是要用最可靠的技术、最少的代价、最短的时间和最有远见的前瞻性,制定出最可行的方案。”

具体而言,搞航天就像一套桌子与椅子配套。“如果桌子太高,一般处置方法是降低桌子的高度。”

“但如果降低桌子的高度花费的时间过长、实现的难度过大时,就要从总体角度满足最后的目标。那么就有可能逆向思维,不降桌子,反升椅子。”

这套方法论让孙家栋在多年的航天任务中,始终保持清醒与冷静。绕月探测工程地面应用系统总设计师李春来与孙家栋共事8年,他如此评价:“孙先生不仅学问好、技术过硬,在处理问题解决矛盾方面也很有艺术,是业界公认的解决问题的能手。”

“东方红一号”后,孙家栋开启了大半生的造星之路。他接下来的任务是返回式遥感卫星,也就是“两步走”的第二步,发射带有观测能力的卫星。

1974年11月4日11时,在酒泉卫星发射中心一望无垠的戈壁上,完成星箭对接的运载火箭正进入倒计时一分钟准备。

千钧一发之际,一个同样载入史册的时刻出现,卫星却没有收到“成功转内电”的信号,也就是说,运载火箭将会带着不能自行供电的卫星升空,送入太空的将是重达2吨的废铁。

1974年11月,在额济纳旗地区漫无边际的沙漠上,航天人在沙地上捡卫星残骸。图为电视剧《功勋》之《孙家栋的天路》剧照

“细节决定成败”的失误在航天人这里,是铭记一生的教训。

最后的一分钟,孙家栋连层层上报都顾不上,不顾一切地下了命令:“停止发射。”火箭发射第一次被临时叫停。

现场指挥室一片嘈杂。高音喇叭在发射场回响,将撤离的技术人员喊回了发射场。

这次卫星的发射最佳时间为11时至15时30分。短暂排查后,技术人员终于发现,一个未插好的电插头导致“横祸”。

“细节决定成败”的失误在航天人这里,是铭记一生的教训。还好,解决问题后,15时30分,装满弹药的火箭震耳欲聋,再次尝试飞出天际。

只过了20秒,地面人员却发现,火箭发生了故障。按照安全预案,只能自毁。

顿时,涵盖航天人近10年心血的遥感卫星,在空中炸成碎片。

在地下室观看的孙家栋记得,现场绝大多数人都哭了。

多年后,这场失败仍让他记忆犹新:“在现场看,一片火海,半个天都是红的。我们在底下,外头(过了)二十几秒,就掉下来爆炸。那个惨劲,再回想起来这十几年的心血,这么多人的代价……”

他的脑子也懵了,开始嚎啕大哭。

深刻的失败,并没有让这一代航天人驻足原地,陷入自我怀疑和虚无主义。他们要把自己的错误掘地三尺,面对它、解决它。

在额济纳旗地区漫无边际的沙漠上,航天人开始在沙地上捡卫星残骸,他们徒手扒土,把沙地往下挖了1尺多深。

“任何一个小块的东西都要把它筛出来。”孙家栋说。大家有共同的信念,“炸得再碎也得把它挑出来”。

分门别类好所有部件,再加上反复模拟试验论证,人们才发现,一根外表完好、里头断了的小小导线,造成全盘皆输。

2020年11月24日4时30分,“长征五号”遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,运送“嫦娥五号”探测器至地月转移轨道

面对现实,孙家栋总结:“虽然事故是由于火箭的故障造成的,但要从火箭的故障中找到共性的东西,以此总结教训,狠抓卫星质量。”

在失败的阴霾下向前并不容易,痛苦是真实的。孙家栋回忆,好几次,在发射返回式遥感试验卫星时,他因为过于紧张,晕倒在地。

但失败也是赠礼。走出火光满天的阴霾后,1975年,中国第一颗返回式遥感卫星成功升天,三天后按计划返回地球,落在四川。

此后,孙家栋先后担任“东方红二号”通信卫星、“东方红三号”卫星工程、北斗导航试验卫星工程总设计师。1999年,70岁的孙家栋被授予“两弹一星”奖章,是其中最年轻的获奖者。

奔月之梦

中国人的探月步伐,很长一段时间落后于世界。

早在上世纪50年代,美国与苏联的两极争霸,撕开了人类对“白玉盘”的那层幻想。苏联有谢尔盖·科罗廖夫领导的,士气大涨的航天队伍,1959年一年间,实现了发射三个月球探测器,到达月球表面,并拍摄第一张月球照片的传奇。

而美国人在6年后成功登陆月球,喊出了让地球这头等待已久的话:“休斯敦,这里是静海(月球的一片区域)。鹰已降落。”

那时,世界对中国的登月梦仍不知晓。被世人讨论最多的,是一个明朝官员,万户。

中国人万户被认为是全世界第一个尝试火箭飞行的人,因为梦想奔月,他在一个椅子上绑了47筒火药,双手紧握两个自制大風筝。

他就坐在椅子上,让仆人同时点燃座位下的47支“火箭”,意图在火光瞬息之间,飞近梦想中的星球。

万户当然失败了。但这是中国人被国际社会记住的第一个奔月形象:一个鲁莽却勇敢的,执着超越现实的人。1970年,国际天文联合会将一个酒海纪代形成的月球撞击坑,命名为“万户”环形山。

中国元素在月球有了姓名,主导者却是美国航天局等机构,这件事让中国航天人“耿耿于怀”,一批专家、学者长期跟踪国外发展动向,试图论证月球探测可以作为我国深空探测的起点。

但登月远没有人类意识里的浪漫。经过几十年的发展,中国在人造卫星、载人航天技术日新月异。甚至,中国的火箭已经将澳大利亚的卫星精准发射入轨,航天界却始终未触达月球。

2007年11月5日,“嫦娥一号”成功环绕月球,孙家栋与旁人拥抱

毕竟,中国20世纪所有升空的卫星,与地球最远距离3.6万公里。但月球,距离我们38万公里。

是否有必要更进一步?航天界各执己见。

1990年,曾任国防部五院院长的闵桂荣院士率先提出,中国是时候研制月球卫星了。彼时,载人航天工程如火如荼地进入论证阶段,这一提议没激起太大波澜。

就在万户环形山被命名30年后,2000年11月,中国政府发布第一份航天白皮书,《中国的航天》里头正式向世人宣告:21世纪,中国将开展以月球探测为主的深空探测研究。

以孙家栋为代表的老航天人,不懈地将精力放在月亮上。

已知的困难摆在眼前。月球与地球、太阳的相对关系具有固定规律,研制月球探测卫星是一个复杂的三体定位问题。除此之外,还要突破轨道设计、遥感、制导、导航等关键技术。

每一个具体的问题,落在负责“怎么做”的工程问题上,都需要找出主要矛盾、解决路径。

“很坚定地走下去”

时间快进到2004年。“嫦娥一号”探月工程一期正式立项,探月“三巨头”已经集结。

他们都是从一无所有的新中国成长起来的一代人,见证中国航天从零起步,跻身强国。21世纪开启,他们知道,新的时代要来临了。

一次中国人从未进行过的,38万公里的奔月征途在2007年10月24日打响。直播镜头外的观众第一次意识到,从地球飞到月亮,不是往常载人航天飞船的飞行时长,而是要先在地月之间飞足近两周,通过10次变轨,以类似甩链球的方式奔向月球轨道。

2007年11月5日,最让孙家栋、欧阳自远担心的一刻来临。欧阳自远曾多次回忆,他总结了苏联、美国探测月球失败的案例,很重要的原因是在近月制动时,航天器能否被月球捕获,进入近月轨道。“那时候我们守在探测大厅,提心吊胆。”

再后来,探测大厅传来欢呼声。“月球抓住了。”有人报告。欧阳自远记得很清楚,他和孙家栋两人都回复了句:“让他们再复查一次吧,是不是抓住了?”

“好,再复查一次。复查以后报告,好,确实被抓住了。我们两个人说,再复查一次吧。最后第三次报告:‘抓住了,绕月球飞起来了!全场鼓掌。我们两个抱头大哭。”

电视镜头拍了下这一幕。头发花白的“三巨头”忙着与旁人拥抱,全流下了热泪。

欧阳自远边哭边说:“绕起来了,绕起来了。我觉得我们应该有能力来研究我们中国自己探测的数据了。”随后泣不成声。

孙家栋在一旁也没说话,背过身,掏出手帕抹眼泪。

欧阳自远接着哭:“以后还会一步一步拿到样品,所以我们还想很坚定地、很顺利地走下去。”

好几次,在发射返回式遥感试验卫星时,他因为过于紧张,晕倒在地。

2020年12月17日,“嫦娥五号”返回器安全着陆;“嫦娥五号”月球任务动画;“嫦娥五号”带回的月球土壤

至于总指挥栾恩杰,距离“嫦娥一号”成功发射已经多年,他还会经常抬头看月亮。“天空晴朗(的话),我就呆在那儿。我说,那里有我们的东西在转着。看不到,但在我心里。”

“嫦娥一号”后,探月工程的交接棒从“三巨头”交到了年轻一代手上。

2019年,“嫦娥四号”着陆月球背面,中国成为首个在月球背面软着陆的国家。1年后,“嫦娥五号”携带近2公斤的月球土壤返回。这是时隔44年,人类再次从月面带回的月球样本。

2023年,中国宣布启动载人登月计划。此时的孙家栋,已经94岁了。

他曾形容内心深处对月球的渴望:“我们从事科学研究的,总希望能拿到一手资料。中国的科学家只有用上自己的科学数据,才能在世界科学舞台上赢得瞩目和尊重。”

这位老人与中国航天梦紧密绑定了一生。有媒体统计,在我国自主研制发射的100个航天飞行器中,由孙家栋担任技术负责人、总设计师的就有34颗,占1/3。

他的人生就像《人类群星闪耀时》写的:“一个人生命中的最大幸运,莫过于在他的人生中途,即在他年富力强时发现了自己的人生使命。”但更难得的是,在每一次抵达梦想巅峰时,他依然保持谦卑、平和,他始终知道,人生还有另一处等待攀登的高峰,以及随之而来的挑战。

回到孙家栋还在为工作奔忙的80岁,也就是2009年,钱学森给他的爱徒孙家栋写了一封信。

“您是我当年十分欣赏的一位年轻人,听说您今年都80大寿了,我要向您表示衷心的祝贺!”

末尾,钱学森还说:“希望您今后要保重身体,健康生活,做一名百岁航天老人。”

孙家栋百岁之时,也将是中国人真正踏上月球的時刻。

责任编辑何承波 hcb@nfcmag.com

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