“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器重約5噸，由環(huán)繞器和著陸巡視器組成，共搭載13種有效載荷，帶著“環(huán)繞、著陸、巡視”三項(xiàng)使命奔向火星。在長(zhǎng)達(dá)9個(gè)多月的時(shí)間里，火星環(huán)繞器將扮演“太空出租車”、“芭蕾舞伴”等角色，為將著陸器這個(gè)“特殊乘客”安全準(zhǔn)時(shí)送達(dá)火星，它練就了強(qiáng)大的“展開(kāi)”本領(lǐng)。

從“0”到“1”的淬煉

2017年1月5日23時(shí)18分，伴隨著通信技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星二號(hào)太陽(yáng)翼在軌成功展開(kāi)，上海航天八院812所承擔(dān)的衛(wèi)星太陽(yáng)翼水平展開(kāi)試驗(yàn)技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)在軌成功驗(yàn)證。成功的背后，正是812所多年來(lái)致力于空間機(jī)構(gòu)裝配、展開(kāi)、測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)，具備了太陽(yáng)翼、天線、伸展臂等典型機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的整星級(jí)裝配、展開(kāi)、測(cè)試的軟硬件技術(shù)和能力。

時(shí)間倒回到2013年6月，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有太陽(yáng)翼在軌水平展開(kāi)試驗(yàn)成功的案例。“年輕人要保持對(duì)技術(shù)的敏感性，若能把平時(shí)吃飯、休息的時(shí)間都用到思考技術(shù)問(wèn)題上，那么技術(shù)突破就快了”，812所總工藝師李志慧經(jīng)常鼓勵(lì)年輕的后輩們。

初生牛犢不怕虎，面對(duì)未知領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和全新試驗(yàn)方法帶來(lái)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，812所年輕的研發(fā)團(tuán)隊(duì)查閱了檔案室內(nèi)所有與太陽(yáng)翼設(shè)計(jì)、裝配、展開(kāi)、測(cè)試的設(shè)計(jì)、工藝、工裝圖紙等文件資料，走訪了國(guó)內(nèi)多位從事機(jī)構(gòu)展開(kāi)測(cè)試的高校專家，對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有展開(kāi)測(cè)試方法逐項(xiàng)進(jìn)行研究論證，編制了數(shù)十份方案論證報(bào)告、仿真計(jì)算報(bào)告，逐步掌握了該技術(shù)的研究脈絡(luò)。

在進(jìn)行初樣星整星級(jí)試驗(yàn)時(shí)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)前后兩次展開(kāi)試驗(yàn)時(shí)間差異較大，而且某一側(cè)的太陽(yáng)翼鉸鏈無(wú)法有效鎖定。“新技術(shù)研究不可能是一帆風(fēng)順的，從哪里倒下，就從哪里爬起來(lái)”，型號(hào)兩總的鼓勵(lì)給了研究人員極大的支持。經(jīng)過(guò)反復(fù)觀看對(duì)比論證，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)初始懸掛高度過(guò)高、懸掛質(zhì)量質(zhì)心偏差過(guò)大、導(dǎo)軌摩擦力過(guò)大是導(dǎo)致試驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵。

最難啃的骨頭還是單點(diǎn)配平精度對(duì)太陽(yáng)翼鎖定性能的影響，團(tuán)隊(duì)采用控制變量法對(duì)15個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行量化控制，先后開(kāi)展了300余次的摸底試驗(yàn)，一次又一次地推倒重來(lái)，一次又一次地自我否定，經(jīng)過(guò)數(shù)十輪對(duì)方案的反復(fù)迭代，終于摸索出了一種“采用多點(diǎn)、多自由度配重懸掛”的方法，有效解決了配平精度對(duì)太陽(yáng)翼鎖定性能的影響，將重力平衡精度控制在幾克級(jí)，相比傳統(tǒng)的展開(kāi)方式，精度提高了幾十克級(jí)，更加真實(shí)地模擬衛(wèi)星在軌展開(kāi)過(guò)程，在空間機(jī)構(gòu)展開(kāi)測(cè)試領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，為接下來(lái)承擔(dān)火星環(huán)繞器的展開(kāi)試驗(yàn)任務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

從“1”到“N”的升華

火星環(huán)繞器安裝有太陽(yáng)翼、定向天線等共計(jì)7大類活動(dòng)部件，上海航天八院812所承擔(dān)了其中6大部件的整星級(jí)展開(kāi)試驗(yàn)任務(wù)。

面對(duì)展開(kāi)機(jī)構(gòu)種類繁多、運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜、技術(shù)難度大、力平衡精度高、任務(wù)節(jié)點(diǎn)緊張等困難，衛(wèi)星展開(kāi)團(tuán)隊(duì)敢肯硬骨頭，沉下心來(lái)深入研究，經(jīng)過(guò)多輪方案迭代，并邀請(qǐng)專家集中研討，最終僅用兩周時(shí)間便完成了器上所有機(jī)構(gòu)的展開(kāi)方案設(shè)計(jì)。特別是器上安裝的大口徑大質(zhì)量定向天線，該天線口徑約2.5m、重量約80kg、展開(kāi)過(guò)程為三維運(yùn)動(dòng)，這些產(chǎn)品特性均對(duì)天線裝調(diào)精度保證、展開(kāi)運(yùn)動(dòng)模擬、運(yùn)動(dòng)主動(dòng)跟隨及重力平衡精度等提出了前所未有的挑戰(zhàn)。展開(kāi)專業(yè)工藝師侯鵬帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)人員日夜奮戰(zhàn)，研究定向天線特性，展開(kāi)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，設(shè)計(jì)吊掛裝置、分析誤差等，圓滿完成了定向天線地面展開(kāi)試驗(yàn)任務(wù)。

火星環(huán)繞器涉及到的展開(kāi)機(jī)構(gòu)多、研制單位多、狀態(tài)流程多，型號(hào)主任工藝師張則梅對(duì)外主動(dòng)加強(qiáng)與各研制單位的技術(shù)溝通協(xié)調(diào)，對(duì)內(nèi)積極組織策劃?rùn)C(jī)構(gòu)展開(kāi)相關(guān)工作。在團(tuán)隊(duì)的共同努力下，812所分別于2017年7月、2019年3月圓滿完成了火星環(huán)繞器初樣、正樣6大部件的展開(kāi)試驗(yàn)任務(wù)。

天問(wèn)一號(hào)的成功發(fā)射離不開(kāi)中國(guó)航天人默默地付出，一道道難關(guān)地攻破也離不開(kāi)中國(guó)航天人的智慧和奮斗，是他們奏出的華美樂(lè)章讓火星環(huán)繞器的舞姿顯得分外妖嬈!(侯鵬)

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