中新網11月5日電 題：妙手能工織錦緞 巧做“嫦娥”奔月衣——記嫦娥一號衛星熱控主任設計師邵興國
特約記者 成方
中科院院士、繞月探測工程總設計師兼總指揮葉培建將熱控技術與軌道設計、測控和數據傳輸以及制導、導航與控制并列為繞月探測衛星的四大技術難點。而邵興國正是帶領大家突破嫦娥一號衛星熱控技術難點的人。
臨危受命擔大任
時間回到2003年9月，那時嫦娥一號衛星剛剛轉入初樣階段，就像一株剛剛發芽的幼苗，正需要百般呵護，可作為嫦娥一號衛星最重要的分系統之一——熱控系統的主任設計師和副主任設計師卻在此時相繼調離。當時的情況是嫦娥一號衛星熱控技術狀態還有很多不確定的地方，設計方案有待于進一步細化，更重要的是那時對于月球的熱環境知之甚少。熱控分系統關系重大，一旦熱控停下來，整個衛星就得停下來。由于沒有現成的經驗數據，進度要求又十分嚴格，技術難度極大，接手衛星的熱控工作無論對誰而言都是一個巨大的考驗。
誰能擔此重任？總體部熱控工程技術研究室的領導和專家們經過慎重的考慮和研究，決定由邵興國出任嫦娥一號衛星熱控分系統主任設計師。
憑著多年從事熱控產品研制積累的豐富的工作經驗和長期刻苦鉆研打下的扎實基礎，加上強烈的責任感和使命感，思路開闊、思維敏捷的邵興國在短短一個月里就熟悉了衛星熱控分系統及衛星總體的設計，迅速進入狀態，開始了嫦娥一號衛星史無前例、處處充滿著探索和挑戰的熱控研制。
發現月食除隱患
嫦娥一號衛星是探月衛星，面對月球的復雜環境，擺在邵興國和他的團隊面前的困難也是一個接一個。說起技術難題，樁樁件件都歷歷在目，而最讓邵興國他們難忘的還是月食問題。
月食是一種自然天象，月球圍繞地球飛行過程中會在某個時刻進入地球的陰影，地球人肉眼可以觀察到的就是月球逐漸變暗，經過一段時間后又恢復原狀。月食所經過的時間就是天文愛好者常說的月亮從初虧到復圓經過的時間。
月食對衛星有什么影響？衛星的設計狀態能否順利通過月食？星上設備能否承受月食的低溫環境？這些問題還不是初期的衛星熱控能完全回答和解決得了的。
邵興國接手嫦娥一號衛星熱控分系統研制后，很快就敏銳地覺察到月食不僅對衛星有影響，而且這個影響還相當巨大，對衛星的熱控設計提出了新的挑戰，因為當衛星在環月過程中隨月球進入地影時，太陽無法照到衛星上，其影響首先是沒有了太陽能源，能源系統不能滿足正常的衛星能源需求，進而是沒有了太陽外熱流，衛星的溫度會急劇下降，更可怕的是衛星處于陰影區的時間將可能長達5個多小時，這是一般衛星所度過的72分鐘陰影區時間的數倍，如果這個問題不能得到有效解決，一旦衛星遭遇月食被“凍僵”了，后果將不堪設想。
發現月食問題后，邵興國又馬不停蹄地尋找解決問題的辦法，他一方面組織衛星的熱控人員廣泛收集國內外有關月食期間月球熱環境的資料，和大家一起討論研究月食期間月球環境變化對衛星外熱流的影響，為下一步衛星熱控系統的改進和完善提供理論依據；另一方面積極向衛星總體設計匯報，詳細論證說明了月食問題的嚴重性，以期得到衛星總體設計的支持，共同尋求對策。
他的執著努力沒有白費，衛星總體設計充分理解了月食對衛星的影響，經過多方面的協調和討論，衛星的研制人員都認識到了問題的嚴重性并開始著手尋求解決之道，為嫦娥一號衛星奔月消除隱患。也正是邵興國的這一發現使衛星在初樣階段就能夠針對月食問題及時采取措施，修改對設備的環境試驗要求，完善熱控設計，從而保障了衛星在月食期間安全平穩地運行。
熱管專家巧創新
說邵興國是個熱管專家，一點也不為過。從1983年考上五院研究生，師從閔桂榮院士進行熱控研究開始，到1986年走上工作崗位獨立從事熱管研究，直至2001年參與型號設計，在將近二十年的時間里，邵興國一直從事熱管方面研究。熱管是熱控分系統的重要產品，是進行熱傳遞和實現等溫化設計的重要手段。多年的勤奮鉆研和扎實積累，使邵興國對熱管的性能和品質具有十分廣泛深入的了解，這也為他在嫦娥一號衛星的熱控設計中對熱管的出色應用提供了寶貴的經驗和理論支持。
當時面對月食和月球紅外的雙重影響，衛星的熱控系統亟待改進，一方面要防止衛星在月食期間由于溫度驟降而被凍傷，另一方面還要防止衛星受到月球紅外的影響溫度急升而被燒傷。由于月球表面溫度存在巨大的起伏,造成環月飛行過程月球紅外背景熱流與地球相比有很大差異，地球的背景紅外熱流為恒定值，約為240W/m2；月球紅外熱流是從0~1460 W/m2變化，衛星對月面球的到達熱流峰值比地球環境高六倍多。時間緊，任務重，只能選擇比較成熟可靠的技術，邵興國首先想到了熱管。
經過縝密的計算和分析，邵興國決定使用三只艙外安裝的U熱管，對衛星上安裝兩蓄電池組艙板進行熱耦合設計，同兩艙預埋的熱管形成耦合熱管網絡系統。這是首次在衛星熱控設計中采用的技術方案，是新穎和大膽的嘗試，需要經過充分的地面試驗驗證。但此時這個技術方案已經來不及在初樣熱平衡試驗中進行驗證了。對此，以邵興國為首的熱控設計人員面臨很大壓力，也充滿了很多期待。為了驗證這個設想，他多次深入熱管生產車間和熱管裝配車間，與熱管生產人員進行充分交流，讓熱管設計人員和生產人員充分了解設計意圖，和他們一起解決生產和裝配過程中的工藝問題。工夫不負有心人，在邵興國和全體熱控研制人員的共同努力下，設計方案在正樣熱平衡試驗中其功能經過了充分驗證，嫦娥一號衛星的熱控最終實現了在國內首次采用常規槽道熱管對星上相對兩艙板進行熱耦合的設計方案，配合總體圓滿完成了衛星設計方案。
其實嫦娥一號衛星使用熱管的創新之處還有不少。干涉成像光譜儀與CCD相機是嫦娥衛星的重要有效載荷，其焦面探測器(即CCD器件)的溫度水平對相機的成像質量有很重要的影響。CCD的溫度相對于其它儀器設備允許的溫度范圍較窄，需要單獨設計控溫措施，但是由于月球紅外的影響，對月面不能布置散熱面，月球熱環境的復雜和惡劣，導致CCD相機的溫度波動劇烈。為了平抑CCD相機的溫度波動，邵興國創造性利用成熟的槽道熱管生產工藝和充裝技術，把相變材料當作工質充裝到熱管的部分槽道中，讓它與槽道熱管組成相變材料復合熱管。利用相變材料的蓄熱特性，成功解決了CCD相機溫度波動的難題，同時也開創一種槽道熱管應用的新方法。
嫦娥一號衛星的熱控一共使用了32根熱管，你可別小看了這32根熱管，它們的數量和安放位置都是經過嚴格論證和實驗檢驗的，每一根熱管的使用都凝結著邵興國智慧和心血。大家說：“在嫦娥一號衛星熱控分系統的研制中，邵興國把熱管用出了特色，用出了水平，用得非常成功！”
滿懷自信建功業
嫦娥一號衛星的熱設計早期采用環路熱管，后來由于月食問題越來越突出，必須對原有設計進行改進，邵興國創造性地提出了“兩艙熱管熱耦合技術”。當時，在沒經過預演和地面驗證的情況下，把這種技術使用在即將發射的衛星上，跨度非常大。決定采用這個技術，邵興國承擔的風險可想而知，一旦嘗試失敗，作為熱控主任設計師，不但他本人要負重大責任，更嚴重的是整個衛星的研制進程都有可能因此被耽擱下來。但是出于對熱管技術的熟悉和深刻理解，邵興國頂住壓力，始終充滿自信，他和員工們針對新技術做了五次內容各不相同的分析，光是分析報告就寫了好幾大本。終于，在大量詳盡的階段分析報告的基礎上，新技術被采用了，而且事實證明邵興國的自信和堅持取得了巨大的成功，目前整星的測試結果比邵興國他們當初的分析數據還要好。
作為熱控主任設計師，邵興國的工作用他自己的話說就是“在兩頭起作用”。由于嫦娥一號衛星熱設計隊伍的人員構成相對年輕，其中有工程經驗的人較少，于是邵興國必須在思想方案的提出和任務技術的把關上多做工作，對年輕人給予指導。當設計中出現問題時，他還要根據自己的經驗和積累提出解決方案，為整個研究過程把握方向。從嫦娥一號衛星熱控的初期規劃到提出設計方案再到最終實現設想，由于對整個過程和結果有比較強的預計，熱控設計幾乎沒走什么彎路，這讓邵興國感到十分自豪，他說：“整個方案下來大家對熱控系統都比較滿意，從目前對于月球的理解而言，我們對所掌握的，所考慮到的問題都有所回答，都有所設計、都有所驗證，下一步就要看衛星在天上的表現了。”
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