嫦娥五號“月面國旗展示系統”研發紀實:一面國旗,十年見證
2020年12月04日02:17

原標題:嫦娥五號“月面國旗展示系統”研發紀實:一面國旗,十年見證

2013年12月,嫦娥三號探月,嫦娥著陸器和玉兔月球車互相拍照,月球車“胸前”的五星紅旗鮮豔奪目。月球上首秀“留影”,國旗是“靜靜躺在玉兔懷裡”。2020年12月3日,在嫦娥五號探測器完成采樣任務上升起飛前,國旗展示系統成功在月面打開。從2011年國旗展示系統開始預研立項到2020年成功實現“自拍”,十年間所有的堅守與付出,在這一刻,對中國航天科工集團有限公司國旗展示系統產品研發團隊而言,一切都是值得的。

科學攻堅,萬道難題悉數破解

國旗從“靜若處子”到“動若脫兔”,一面旗,一張圖,一種能力,成功背後凝聚著航天人的不懈追求。作為此次國旗展示系統的主管工藝師,數年的攻關、幾載的蟄伏,如今一朝夢圓,在激動自豪的同時,航天科工所屬航天三江紅峰公司主管工藝師黃敏深知其中不易。航天三江產品亮相太空已經不是第一次了,“太空廚房”、“太空醫院”已經多次隨航天員出征。而這次研製月面國旗展示系統,對這個團隊來說一切都需要從零開始。無限挑戰也意味著無限可能,一向要強不服輸的黃敏沒有退縮。

生產開始,挑戰就來了。國旗展示系統由月面國旗、壓緊釋放裝置、展開機構三部分組成。紅峰公司主要承擔展開機構機加件的加工。整套系統在摺疊狀態下像超大號的“月光寶盒”,長約半米多,隨嫦娥五號著陸月球後接收指令解鎖打開。系統的終極任務是“旗開得勝”:國旗能順利展開,並且打開之後不變形。但登月的前提是:系統足夠輕。幾十個零件都要想方設法“變苗條”。

國旗的“旗杆”頂端有一個空心球,作用是固定旗杆,讓外形更美觀,並且為了降低飛船載荷,其重量必須小到極致。公司從未加工過此類空心球,節點緊急,又無經驗借鑒,只能“想破腦袋”去做。或許是“妙手偶得”,在無路可走的時候,家裡孩子的一個玩具扭蛋帶來靈感,扭蛋外表渾然一體,完全看不出是兩個部件。製作兩個半球,加工螺紋,就能組合為完整球體。但想要實現完全密閉式的“天衣無縫”並不容易。球壁薄如頭髮絲,加工螺紋相當於在頭髮絲上做微雕,既要結實又不能有絲毫裂紋。

需要經過大量的精細計算,才能得出可靠的螺距和螺紋環數。帶著疑問,黃敏馬上跟車工廖光恒溝通,能否一試。半天后,加工成功,球體外部又車了一刀,雙保險保證“永不分離”,零件順利通過多項試驗考驗,獲得認可。此項工藝後來獲得發明專利。

國旗代表一個國家的尊嚴和榮譽。“那是國家的臉面,我們必須要保證它一塵不染。”整套系統中,國旗被完全收納在“旗杆”里,一起固定在基座上,在登上月球前都處於“密封”狀態。隨火箭發射升空,期間要經受高溫高熱考驗。要確保基座“零變形”、旗面“無汙染”,密封圈至關重要。黃敏與設計師對產品結構進行優化,經過反複試驗成功解決問題。地球上的試驗解決了,月球上的怎麼辦?月球的重力只有地球的六分之一,按照月球重力設計的國旗展示系統,在地球重力下扭簧力矩不能將系統展開,無法判斷試驗成功與否。這就需要進行月球環境模擬實驗。黃敏反複摸索,設計出了一套試驗裝置來模擬月球重力,將展示系統固定在上面進行試驗,成功驗證系統在月球時的展開情況。

無限嚐試,完美答案追求放心

“上天的產品,質量必須萬無一失。”這是每個參與者的不懈追求,也是航天人自豪的底氣。整個項目研製,每一步都是第一次。“摸著石頭過河”,無論是設計師、工藝師還是負責加工的工人師傅,都要考慮到所有可能的細節。一直大步向前的黃敏,見證了團隊為了尋找最完美的答案,每一次的執著拚搏。

首席鉗工李基平,負責零件的鉗工加工工序和整套系統的零件裝配。“我是1964年原子彈爆炸那天出生的,干航天是一種緣分,參與國旗展示項目更是使命,必須要幹好。”面對任務,在一線摸爬滾打幾十年的他同樣感覺責任重大。負責國旗展開的扭簧是整個系統的關鍵件,它的力學性能直接關係到整個系統的成敗,尋找最佳測試方法是當務之急。生產現場噪音大,為杜絕零干擾,他將攻關搬到了“李剛工作室”。經過一個多星期的閉關嚐試,終於啃下“硬骨頭”。整套展示系統零件多,最小的不過指甲蓋大,攻絲中部分異形零件只能靠手工一點點掌握。為保證旗面一塵不染,李基平幹活戴上了白細紗手套幹活,就怕指甲劃到旗面塗層。

數控銑的每一次加工,各類刀具是必備“武器”。在數控銑班組,劉海剛和姚峰成是有名的“刀郎”。兩人都喜歡干研製產品,碰到高難度的“大活兒”自然當仁不讓。一級杆、二級杆是展示系統的重要組成部分,加工過程中極易變形。負責一級杆加工的姚峰成,曾在高倍放大鏡和高聚光手電筒的輔助下成功完成過神舟配套產品的“微雕”。這次他卻說:“一接到圖紙腦袋都大了”。二級杆加工者劉海剛,技師協會的一員穩重大將,更是直言“遭遇了職業生涯中的最難挑戰”。二人迅速組成“聯盟”,分析難點,開始試加工,在選刀、選擇“秘笈”、確定“招數”中進行多種謹慎嚐試。“最苦惱的是幾種方案,不知道哪種最好。設計的理論方案可以仿真,但實操只能一點點試。”上完晚班回到家已經深夜12點,姚峰成睡不著,坐在陽台上琢磨下一步的預案。劉海剛也睡不好覺,心裡總想著怎麼幹才能最好。

兩人在日夜攻關中不斷磨礪。“產品是我們的臉面,也是單位的臉面,航天的臉面,中國的臉面。”“登月的時候可以自豪地跟自己的孫子說,這個是爺爺做出來的。”加工方法定型,“心頭大患”解決了,同一戰壕的戰友又開始吹毛求疵的互相“挑刺”,對進給速度、切削深度等細節錙銖必較,甚至每次幹完,都很鄭重地對光查看細節,像觀賞藝術品和試戴貴重首飾一樣小心,然後放進自製的精美包裝箱。

無悔堅守,旗幟飄揚一朝夢圓

在“國家利益高於一切”的面前,航天人默默堅守,慎終如始。過程總在反複,節點刻不容緩。一旦有緊急情況,必須整裝待發。

過年前一個風雪交加的夜裡,還在加班的黃敏接到電話:“零件要送去專業機構做檢測,工藝和檢驗必須在現場盯著,保證完全符合標準。明天必須到現場。” 天寒地凍,10歲的女兒獨自在家,“我老公當時在幾十公裡外做試驗,我回家收拾行李馬上就得出發,只能讓他盡快往家趕。” 夫妻二人都奮戰在航天一線,這樣的接力是常有的事。當天晚上趕到武漢,第二天一早7點的火車,趕到目的地已經中午1點多,匆匆吃了碗麵,黃敏就跑去全程“盯梢”。幾十件產品驗完,已經是晚上八點多。第二天又回到廠家檢測其他性能,下午帶著檢測報告和產品回到公司,才算是大功告成。兩三天時間,爭分奪秒,跨越幾千里,雖然身心俱疲,黃敏回來的時候心情卻特別好,“沒有這個零件,整套產品就裝配不了,生產就會停滯,大家都很著急,這下終於解脫了。”

發射前的技術保障工作中,“護旗手”李基平幾乎全程緊跟,北京、上海、瀋陽、西安……天南海北。每次試驗都要模擬旗幟打開,結束後李基平都要根據現場需要對系統進行細緻拆裝,收攏國旗,既要保護旗面,又要保護整套系統的外觀。經常是接到通知,帶上產品、工裝、設備、行李包跟時間賽跑,不是趕火車,就是趕飛機。一出差短則幾天,長則半個多月。“踩著風火輪”去,整個拆裝、收攏花不了20分鐘,等待卻需要20多個小時。入職五年的朱俊峰是李基平的“後備”。說到項目參與,這位90後小夥很激動。“有次跟設計師出差,第一次接觸航天模擬試驗,在監控室雖然看不懂數據,但看到試驗人員工服上的中國航天標誌,還是莫名的興奮。”

“經過無數次摸索,定型的產品在外觀上更漂亮,尺寸上更精細,細節上更完美,功能上更穩定,整套產品都很完善。我們很有信心。”旗開得勝,放心的質量換來月宮上的精彩亮相,所有的努力都有了結果。

(原題為《面國旗,十年見證——嫦娥五號“月面國旗展示系統”研發紀實》)

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