回想2013年“嫦娥三號”首次成功軟著陸的時候，陳熙萌全程盯著直播畫面，緩緩?fù)鲁鲆豢跉猓?ldquo;這事終于成了。”2020年，“‘嫦娥五號’快要在月面著陸時，我一直密切關(guān)注著動態(tài)，不知怎么就紅了眼眶，情緒難以平靜，持續(xù)了很久。”邵劍雄扶額停頓了一下說。

2020年12月1日，中國“嫦娥五號”探測器在月球成功軟著陸，并于12月17日安全返航，成功完成了我國首次地外天體著陸并采樣返回任務(wù)。這背后凝聚著一群蘭大人的智慧。

蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授陳熙萌和邵劍雄科研團(tuán)隊(duì)與航天院所有關(guān)單位合作，承擔(dān)了“嫦娥五號”軟著陸關(guān)鍵裝置——伽馬關(guān)機(jī)敏感器近月面精確測高曲線以及月球著陸環(huán)境影響的研究工作，成果應(yīng)用于“嫦娥五號”首次月面軟著陸并返回任務(wù)。

當(dāng)難題遇到勇氣

在整個大工程中，他們雖然做的是“小事”，但在“月面軟著陸”這件事上，卻持續(xù)起到了關(guān)鍵的作用。

在“嫦娥五號”落月最后階段，“精確”測定嫦娥著陸器距離月面高度，確保反推發(fā)動機(jī)在合適高度處關(guān)機(jī)，成為“嫦娥五號”把握時機(jī)、踩準(zhǔn)“剎車”的關(guān)鍵一環(huán)，關(guān)系到整個任務(wù)的成敗。在月球復(fù)雜環(huán)境和動態(tài)著陸下，能夠在極低空“精確可靠”地測定高度很有難度。“嫦娥三號”任務(wù)之前，在月球上人們沒這樣干過，當(dāng)時航天院所一直在尋找解決方案。

接到航天院所邀約電話的時候，陳熙萌正在外地開會。他明白這個課題很有挑戰(zhàn)性，便趕回學(xué)校和邵劍雄商量。“敢不敢接?”他平靜地問。“硬著頭皮也要上!”邵劍雄回答。

他們認(rèn)為，這不僅僅是一個國家戰(zhàn)略需求，還是將所學(xué)真正用上并為國家做實(shí)際貢獻(xiàn)的難得機(jī)會。此外，航天是一個重要領(lǐng)域，打開這扇門后，有廣闊的應(yīng)用前景。

“嫦娥五號”的任務(wù)比“嫦娥四號”更加復(fù)雜，要完成著陸、采樣、上升、返回任務(wù)，其中一個難題是在極端和復(fù)雜月面環(huán)境下，排除干擾、精確測高，確保“嫦娥五號”穩(wěn)定工作。而月面軟著陸環(huán)境復(fù)雜，在極低空處其他測距方式不適用或者精度不夠。他們選擇了伽馬射線這種穿透力強(qiáng)的高能光子，通過系統(tǒng)性研究及試驗(yàn)驗(yàn)證，保證了精確測高。

根據(jù)伽馬射線的康普頓散射等效應(yīng)，發(fā)射器發(fā)射伽馬射線，接收器接收從月球環(huán)境中散射回的伽馬光子，接收到的光子數(shù)目和高度存在著對應(yīng)關(guān)系。然而，這個對應(yīng)關(guān)系，即月面測高曲線是未知的，之前無人測算，更不用說精度問題了。陳熙萌、邵劍雄團(tuán)隊(duì)通過大量科學(xué)的理論分析、工程化計(jì)算，并結(jié)合系統(tǒng)性的試驗(yàn)驗(yàn)證，與航天院所同志們共同確定了這條測高曲線，以確保“嫦娥五號”這一更為復(fù)雜的體系軟著陸成功。

“伽馬射線的放射源只有小拇指蓋大小，對應(yīng)著一個圓錐形照射面。”邵劍雄比了比小拇指。在“嫦娥三號”任務(wù)中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)有一著陸腿在放射源的照射范圍之內(nèi)，提出調(diào)整著陸腿角度的建議。這是“牽一發(fā)而動全身”的工程問題，必須經(jīng)過充分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ逃?jì)算驗(yàn)證。團(tuán)隊(duì)用精確詳實(shí)的研究結(jié)果，證明了調(diào)整著陸腿角度的必要性。

走在前頭的考慮

在“嫦娥三號”任務(wù)時，航天院所有關(guān)單位提出建立一個“大型月面軟著陸環(huán)境模擬裝置”。考慮到時間緊、任務(wù)重、責(zé)任重大，對是否建這個“大真空罐”是有爭議的。

在這之前，陳熙萌、邵劍雄團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了“大真空罐”的物理分析及設(shè)計(jì)，通過系統(tǒng)計(jì)算及周密論證，用詳實(shí)的數(shù)據(jù)為最終建立起這個“大真空罐”奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。“現(xiàn)在看來，這個裝置是建對了，嫦娥任務(wù)、火星任務(wù)模擬試驗(yàn)，包括未來月球探測、深空探測模擬試驗(yàn)都可能在這個裝置中進(jìn)行。”邵劍雄說。

獲知這一信息，在“嫦娥三號”任務(wù)時，航天院所有關(guān)單位就找到他們。十多年來，他們合作的成果被“嫦娥三號”“嫦娥四號”“嫦娥五號”連續(xù)應(yīng)用。其中，五號裝置對之前三號和四號裝置進(jìn)行了優(yōu)化，提高了精度和可靠性，確保了此次任務(wù)的完成。

出色完成“嫦娥三號”任務(wù)后，陳熙萌、邵劍雄團(tuán)隊(duì)接到航天院所另一個具有戰(zhàn)略意義的合作邀請——共同研發(fā)深空探測用的空間核電源系統(tǒng)，解決我國空間核動力能源供給終極問題。經(jīng)過航天型號任務(wù)總指揮、總師等鑒定，團(tuán)隊(duì)研發(fā)產(chǎn)品的核心指標(biāo)在國內(nèi)領(lǐng)先，下一步將穩(wěn)步推進(jìn)工程化。

在參與探月工程和空間核電源項(xiàng)目中，壓力和緊張是不可避免的。談到解壓方式，邵劍雄說：“陳老師喜歡打羽毛球，揮臂運(yùn)動有諸多好處，也喜歡和我一起聊聊天;我喜歡一個人靜靜地待著，就像烏龜，每天爬一點(diǎn)點(diǎn)。”

關(guān)于科研工作，邵劍雄透露了他的“法寶”。“心態(tài)平和、放松地去工作，不計(jì)較一城一池之得失。因?yàn)橄矚g，我可以盡情投入，享受生活和工作、挑戰(zhàn)與失敗，敢想敢做，樂在其中。”

打磨“小將軍”

陳熙萌、邵劍雄的團(tuán)隊(duì)共由10多位教授、副教授、講師、工程師，以及40余名研究生組成，是集物理分析、仿真建模、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)研制、試驗(yàn)驗(yàn)證等科研和工程于一體化的團(tuán)隊(duì)。

“理工結(jié)合更能開拓學(xué)生的思路，讓學(xué)生理解‘原理’和‘產(chǎn)品’之間的巨大差異。把活兒做在實(shí)處，在實(shí)處把活兒做細(xì)。”邵劍雄說。

“陳老師和我對核心工程負(fù)責(zé)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員分工協(xié)作，講究系統(tǒng)作戰(zhàn)、團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)能力，不能單打獨(dú)斗。”邵劍雄說，要整體推動一個工程團(tuán)隊(duì)的前進(jìn)，講究進(jìn)度、質(zhì)量、系統(tǒng)性的任務(wù)分解，一級抓一級，非扁平化管理。“我們對測高裝置和探測器進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，還要把整個進(jìn)度、團(tuán)隊(duì)安排好、對接好、推進(jìn)好。時間極其緊，‘嫦娥三號’做了三四年，因?yàn)榧夹g(shù)越來越成熟，后續(xù)所用時間才更短。”

蘭州大學(xué)粒子物理與原子核物理碩士研究生楊智隨指著實(shí)驗(yàn)室桌上的筆記本電腦說：“邵老師平時就在這兒辦公。有好幾次他和我們一起熬夜趕報(bào)告到凌晨四五點(diǎn)，白天又繼續(xù)陪學(xué)生一起做實(shí)驗(yàn)。”

邵劍雄為了趕一個實(shí)驗(yàn)，曾四五天連軸轉(zhuǎn)，趕去北京和航天院所的相關(guān)負(fù)責(zé)人參加項(xiàng)目推進(jìn)會。他在臺下睡著了，大家知道他累沒叫醒他。“會議結(jié)束了我還沒醒，被叫醒時都不知道身在何處。覺得很丟臉，至今都過意不去。”邵劍雄回憶道。

從“嫦娥三號”到“嫦娥五號”，項(xiàng)目組每兩周進(jìn)行一次工程推進(jìn)會，匯報(bào)的報(bào)告數(shù)千頁，每份報(bào)告動輒幾百頁。項(xiàng)目分系統(tǒng)總師曾評價(jià)，“陳熙萌、邵劍雄團(tuán)隊(duì)是與我們合作多年來我們最滿意的團(tuán)隊(duì)”。

實(shí)際上，這個項(xiàng)目也是“新工科”建設(shè)在核學(xué)這個點(diǎn)上的一個經(jīng)典案例。陳熙萌、邵劍雄的學(xué)生中，韓承志從“嫦娥三號”任務(wù)時就跟著項(xiàng)目組做部分仿真分析工作，如今已到航天院所工作;楊愛香、劉文彪和邱璽玉等為項(xiàng)目組編制了國產(chǎn)化的仿真軟件系統(tǒng)和平臺，“團(tuán)隊(duì)后續(xù)的仿真工作都是在這個平臺上進(jìn)行的”。

“要在艱苦實(shí)戰(zhàn)中磨練學(xué)生解決問題的能力，讓他們在實(shí)驗(yàn)中迅速找準(zhǔn)問題，還要有快速溝通合作能力、抗壓能力，進(jìn)入工作崗位才能很快上手。”邵劍雄說，“我從不盯著學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室做什么，有沒有看論文、做實(shí)驗(yàn)。他們應(yīng)該在真實(shí)環(huán)境中歷練，在干擾環(huán)境中培養(yǎng)自我管理的能力。我們要培養(yǎng)的是自主自立的強(qiáng)大‘戰(zhàn)士’，每一名學(xué)生組長都是能獨(dú)立帶團(tuán)隊(duì)的‘小將軍’。”

楊智隨剛來時很內(nèi)斂，邵劍雄就讓他帶10個人完成樣機(jī)搭建測試等任務(wù)。現(xiàn)在，楊智隨已經(jīng)蛻變成有領(lǐng)導(dǎo)力、放得開的人。

傳承的品質(zhì)還不止這些。

在邵劍雄的印象中，自己的導(dǎo)師陳熙萌是一個遇事特別冷靜的人，“在我的學(xué)習(xí)生活中，不論遇到什么問題、不論成與敗，陳老師都慢條斯理、耐心細(xì)致地引導(dǎo)我”。

邵劍雄認(rèn)為，自己冷靜就是對學(xué)生最大的鼓勵。無獨(dú)有偶，楊智隨也是這么描述他的。“邵老師很耐心、細(xì)致，讓人覺得親近。他總說希望我們像沖鋒陷陣的戰(zhàn)士，不要怕失敗，勇敢去嘗試、冷靜去思考。”

(記者 溫才妃 通訊員 許文艷 陳浩、王瑛對本文亦有貢獻(xiàn))