在月球上开车，最怕的就是坑

马传令

航天工程是一个非常复杂的系统工程，有人说航天事业是“万人一杆枪”，这一点都不夸张，每个人的力量好像都很渺小，但实际上每个人的破坏力都是很大的。航天器上的一个螺丝钉没有拧紧，可能都会导致航天器的任务失败。在这么复杂的航天系统里边，我们北京航天飞行控制中心是干什么的呢？

简单比喻下，如果把“嫦娥五号”探测器比作一个无人驾驶的太空飞车，航天五院和八院可能就是汽车制造商，我们就是远程遥控它的驾驶员。火箭将探测器从地面送到地球上空以后，我们的工作就开始了。

我是2010年到北京航天飞行控制中心工作的，非常荣幸地参加了“嫦娥二号”“嫦娥三号”任务，但是让我印象最深刻的是“嫦娥四号”任务，我一步一步成长到开始深度参与任务就是从这里开始的。

月之背面

“嫦娥四号”这项任务为什么让我印象深刻呢？

首先，“嫦娥四号”是人类历史上首次在月球背面进行软着陆和巡视探测。

月球围绕地球公转的周期跟它自转的周期是一样的，所以月球始终只有一面对着我们。也正是因为我们看不到它的背面，大家就有了很多猜测，比如科幻小说里会说月球的背面是不是有UFO，是不是有外星人基地什么的。

美国和苏联在之前已经往月球上发射了几十颗探测器，但是其实那些都是集中在月球的正面。这主要是因为我们地面和月球背面没有办法直接建立通信联系。

为什么这么困难，我们还是决定让“嫦娥四号”着陆到月球背面呢？

因为月球背面有着很吸引人的科学探测价值。它跟月球正面不太一样，月球正面比较平，而背面基本上整个都是崎岖不平的地貌，全是环形山，还有一些古老的陨石。

特别是“嫦娥四号”计划着陆的南极-艾特肯盆地，它是太阳系里第二大的超级陨石坑，我们去这个地方探测的话，能够为科学家们提供更多的关于月球研究，包括地球起源、太阳系起源的资料。

除此之外，月球背面有着更加纯净的空间电磁环境，因为月球自己有遮挡，地球的很多射线的干扰是到不了月球背面的，所以在月球背面可以开展很多在地球和月球正面没法开展的空间观测。

我们和月球背面的通信是怎么建立的呢？当时我们的科学家们和工程师们反复思考，最后还是采用了一个比较经典的方案，就是在月球附近布设一个中继卫星，然后把这个中继卫星作为连接地面和月球背面的一个通信基站，我们给它起了一个浪漫的名字——“鹊桥”。

“鹊桥”搭好之后，就该“嫦娥四号”探测器上场了。

“嫦娥四号”探测器也是由两部分组成——着陆器和巡视器。在我们的计划中，“嫦娥四号”是从西昌卫星发射中心发射，飞到月球，对这个轨道进行两到三次修正后，在“鹊桥”的支持下，成功落在月球背面。

但是事实并没有按照这个完美的计划进行。

意外情况

2018年12月8日，“嫦娥四号”按照计划确实从西昌卫星发射中心发射了，但是刚发射不久就出现了一个突发状况。

当时我们正在开会，航天五院的总设计师过来说，“‘嫦娥四号’的探测器燃料泄漏了。”

我们赶紧对这个燃料泄漏的情况进行评估。因为“嫦娥四号”探测器本身的可用燃料就很少，如果把所有的设计余量都拿出来，还差10公斤，也就是说“嫦娥四号”没有办法落到月球背面了。

大家其实在任务前会做非常多的准备工作，特别是这种复杂的应急处置工作，我们做的预案可能要比正常工作多几十倍甚至上百倍——比如说一本正常飞行的方案可能就100页，但是为了防止它出现异常状况，我们可能会做上万页的备份方案来解决这些问题。但是漏油这个问题，在这一万页里都没有。

燃料泄漏之后还有一个问题，探测器有四个燃料储箱，它漏了右下方的这一个，也就是说漏完之后，整个探测器一边轻一边重，是不平衡的。在这种状态下，探测器就有可能会摔下来，所以除了漏油以外，我们还必须解决质心偏移问题。

最后，这个问题的唯一解决方案，就是我们需要更改“嫦娥四号”原本的行驶路线。

首先，我们把地月转移过程中本该有的7500N发动机的试喷评估环节取消，以节省燃料。但是发动机的状态也很重要，稍有偏差可能就撞月了，所以我们把近月制动时的轨道从100×100公里变成了100×430公里，在过程中评估7500N发动机的状态。

在第一次近月制动完成以后，油不够的问题基本解决了，发动机的状况我们也摸清楚了，剩下还有两次轨道修正，我们主要利用这两次修正来消除刚才说的质心不平衡问题。

这是怎么做的呢？因为现在有三个储箱是没有泄漏的，这样我就把它们三个进行搭配，每次不再使用二对二的模式，而是使用一对一的模式。

经过这三次轨道控制，我们还是达到了原来的预期目标，成功地把“嫦娥四号”探测器控到了100×100公里的轨道。

“嫦娥四号”探测器从西昌出发，一共飞行了几十万公里，飞行了25天，在我们做出这些调整之后，最终飞到这个地方的时候，实际跟计划的时间只差了19秒。可以说我们几乎是完美地到达了比赛的终点。

但是“嫦娥四号”的曲折还没有结束，在它动力下降前6小时，也是一个外系统的同事过来说，“嫦娥四号”探测器在着陆的时候有可能会掉到坑里。

掉到坑里

一开始大家讨论的时候，都认为那地方不是个坑，还反反复复地考量过。没办法，最后我们还是把着陆点临时又调整了1.7公里。

最终在2019年1月3日10点26分，“嫦娥四号”探测器在“鹊桥”中繼卫星的支持下，还是成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地的冯卡门撞击坑内。

“嫦娥四号”的整个飞行历程确实很曲折，但结局还算圆满，我们把它送到月球背面落下去以后，“玉兔二号”和它的驾驶员就该上场了。

玉兔车其实不是全天候工作的，天冷的时候它要休眠，天热的时候还要午睡。月球在中午太阳光比较强的时候，表面温度达100多摄氏度，这个时候如果你强制去开车，很可能就会造成设备的故障和车体的损伤。

所以我们一般会提前找一个地方让玉兔车这时候躲起来，实在不行的话我会把它的帆板都竖起来遮阳。

月球上是没有空气的，太阳光白天照完之后，晚上它也没法保温，所以月球温度在晚上很快就会降到零下190摄氏度，这个零下190摄氏度也是“玉兔二号”第一个测出来的。

我们在它的肚子里边加了一个同位素热源，它可以源源不断地往外释放热量，就像暖宝宝一样。

月球背面坑太多了，玉兔车行驶的时候需要绕开这些坑。

不过驾驶员最怕的就是坑，科学家最喜欢的也是坑。因为这些坑有很多都是地外的一些小行星或者陨石撞击到月球表面砸出来的。这个坑里包含了很多宇宙里的神秘物质，科学家对这些东西特别好奇。

这样的话就会有一个矛盾，驾驶员希望车安全，开得稳稳的，离坑远远的，但科学家就希望离坑越近越好。于是大家有时候一开始还比较和气，商量能不能过去看看，到最后就吵起来了。

“玉兔二号”在月球背面还干了一件非常重要的事，就是它把地球上的生物带上了月球。科学家们精心挑选了六种生物，有棉花种子、油菜种子、马铃薯种子、拟南芥种子、果蝇、酵母菌。

“嫦娥四号”落月四天以后，我们发现在月球上种的棉花竟然发芽了！

“嫦娥四号”的故事我就讲完了，我们之后还要承担“嫦娥六号”“嫦娥七号”“嫦娥八号”，再往后还有2030年的载人登月等任务。以及现在大家都知道的，火星探测。此外，我们还在建设中国自己的空间站。

可以说，中国航天人的脚步一刻也没有停，一刻也不敢停。最后，想引用一句话来结束今天的演讲，“月背本没有路，我们来了，便走出了属于自己的路”。

（摘自《看天下》2022年第8期）