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大爱无言 缘系星空--“嫦娥”天线分系统主任设计师孙大媛校友

发布时间:2019-10-27 16:36:40

    网易(http://news.163.com/07/1105/23/3SIRS8OL00012F39.html) 2007-11-05报道:

    孙大媛,人如其名,柔中带刚,娴静而不失大气。不甚长于言辞的她,心中蕴藉着对于星空深沉的眷恋,大爱无言。


            [工作中的孙大媛校友]

    提起“女科学家”这个头衔,让人联想到的总是性情硬朗、可以跟男性一争高下,可以跟机械数据日夜周旋的“女强人”。而“嫦娥”绕月探测卫星天线分系统的主任设计师孙大媛却让人出乎意料――恬淡素净的一张脸。披肩长发,羊毛裙,皮靴。初见的感觉,就是温柔敦厚的一个人。待一开口,慢声细语,多说两句话还会脸红。
    你很难想到,她穿着防静电、防微波的工作服,戴着手套和帽子,跟男人们一样,在车间里摆弄各种电缆和机器,忙前忙后做各种协调工作的模样。
    孙大媛,人如其名,柔中带刚,娴静而不失大气。不甚长于言辞的她,心中蕴藉着对于星空深沉的眷恋,大爱无言。



        巾帼英雄智勇双全铸双轴

    1972年,孙大媛生于吉林的一个普通家庭,1991年以优异的成绩考上哈尔滨工业大学的通信工程专业,后来又继续深造,在哈工大读了电磁场与微波专业的研究生。1998年8月,刚从哈工大毕业的孙大媛分到了中国空间技术研究院总体部第八研究室,负责星载天线设计。

    小时候,她听过嫦娥奔月的美好神话,却从未想过自己有一天会亲手送“嫦娥”上天。在“嫦娥”之前,孙大媛还参与过尖兵2号、尖兵4号卫星的研制。从2002年开始,孙大媛开始参与“嫦娥”的前期论证,过程艰难,因此相当漫长。仅调研论证一项,就经历了大概半年时间。因为相关的研究在国内当时尚处于空白,孙大媛和队员们就常常泡在图书馆,查阅各种国外资料。在预研阶段,摸底实验是非常关键的一环。通过它决定了整个系统的构型,保证了环境实验符合整体要求。摸底实验从03年4月份开始,历时大概一个半月。

    2004年“嫦娥“绕月探测工程正式立项,孙大媛被任命为测控与天线分系统的主任设计师。天线承担着实现环月以后科学数据的有效传输的重要作用,年纪尚轻,资历尚浅,且身为女同志需要更多地协调家庭和事业的关系,压力很大。这时,父母和丈夫给了她很多的支持,领导的信任和鼓励也让她勇气倍增。孙大媛很快把压力化为动力,全心投入到工作中。

    当时,孙大媛已经带领队员们作出了一些关键的原理样机,04年以后开始研制正式的工程样机。天线系统涉及的基本都是硬件产品,大的部件包括射频部分、双轴驱动机构、压紧释放机构、展开机构等,小的零件加起来大约有一百多个,工作非常复杂。孙大媛作为抓总负责人,除了要参与技术研发创新,还要负责技术协调,下面分多个研制单位,如负责热控的总体部5室,负责机构与结构的,总体部6室,研制双轴的502所9室……大量工作需要协调,工作相当繁重琐碎,但她从来没有任何怨言。孙大媛笑着说:“有时候都感觉自己太唠叨,有点婆婆妈妈的。”正是因为她苦口婆心、不辞辛劳的奔波协调,使各个系统得到了很好的沟通,工作效率得到了保证。

    虽说自嘲为“婆婆妈妈”,但一搞起科研,孙大媛完全有有勇有谋,临阵不惧的巾帼风范。嫦娥技术研发的难度比较大,自主创新的幅度比较大,其中天线的“双轴”设计是一个大难关,形象地说,就是一个“三自由度两维天线”的设计。在最开始预研阶段要定方案的时候,专家们经过讨论就提出要用活动机构的天线――最适用于这种升空探测。孙大媛和队员们参考了一些国外的技术,如美国和前苏联在7、80年代所做的,参考资料,总结了一些具体的问题,比如结构布局上、附近干扰的问题,以及可以借鉴的一些细节,再根据嫦娥的具体情况来定具体的接口。在此之前研制的卫星,所采用的天线都是单轴的运转模式,两轴组合、整合机构这种技术以前也用过,但“嫦娥“的应用和以前的每次应用都有相当大的区别,所以对以前的技术可继承的部分很少。孙大媛带领队员们带领大家查阅了大量资料,做很多讨论、实验,把功夫做到了家。

    04―05年是孙大媛任务最重的时期。04年4月1号,在项目办组织下,进行了第一次摸底实验,孙大媛带领队员们,协调各个部门,确定了一些测点的位置,做了产品的装配和协调实验,从而摸到了一些基本的经验。2004年4月22号就紧接着进行了第二次实验。每一次实验,孙大媛都会及时总结经验,并在此基础上尽快拟定下一次实验的方案。5月11号,进行了最后一次摸底实验,解决了定向天线中最困难的问题――系统布局。

    系统一体化集成设计是整个研制过程中非常关键的一步。02年,双轴天线已经有了个初步的构型设计,也拟出了一个详细的报告。但由于双轴是新技术,大家对于它的力学特性并不是特别了解。到04年初立项之后,有个初样设计评审,专家考虑这个构型感觉强度不够,提出了一些建议和意见。孙大媛很快带领队员们进行了一个针对力学特性的摸底实验。采取了一个改进设计改进最多的就是压紧释放机构,原来采取的是一个火工品结合品,经过摸底实验后,运用对力学知识的了解,孙大媛和队员们把火工品增加到三个。通过这些设计,整个系统的强度得到了保证。

    定向天线的双轴驱动机构,有大量的电缆、数据线,如何解决管理好这些线束,是一个很棘手的问题。定向天线,实现半空间覆盖,采用两维机构,要实现每个轴都实现正负90度的转动,下面的轴转动时,带动上面的轴一起转动,上面的轴本身需要通过下面的轴的星表转接到舱内的控制器上去。如果这些线束产生很大的阻力距,就没法实现带动天线来转的目的。

    如何梳理好这“万根烦恼丝”?孙大媛带领队员们专门做了阻力距实验,验证这些线束的阻力距对整个系统的影响有多大。最终拟定方案,一是尽量减少线束的阻力距,满足转动的要求;二是还要尽量保证线束的寿命,尽量使磨损减少到最小。

    当被问到研究嫦娥这么多年来最开心是哪一天,孙大媛笑着说,是初样转正样,通过专家组评审的那天。

    05年9月,天线双轴设计完成,就在即将转为正样的时候,副总师孙泽洲提出了一直之前被大家忽略的月食问题。于是总体紧急给各个分系统下达文件,要求进行月食实验。定向天线的双轴有热控措施,正常状态下,有太阳能为双轴加热块供热,从而保持整星温度。然而在月食期间,太阳光被地球挡住,这样温度就会急剧下降。孙大媛迅速组织队员给双轴和反应面机构补做了低温实验,发现关键器件――零位传感器无法承受月食期间的低温。当时,整个线路的热平衡实验已经做完了,零位传感器原定可承受的最低温是零下50度,而在月食期间最低气温可达零下65度,也就是要求零位传感器可承受最低温要再下拉15度,否则就会引发故障。

    马上就要转正样,此时再进行大的改动是不可能了,怎么办?孙大媛和队员们争分夺秒,开始和时间赛跑。由于双轴有一个热耗,几瓦的热耗是一直加着的,因此往上面增温很容易,而降温的措施却有限。以前的设计,散热的措施比较多,现在则重新进行设计,以保温为主,把零位传感器能包裹的地方尽量用特殊材质包裹起来,以保证温度不至于太低,冷热温差不至于太大。

    虽然紧锣密鼓地赶工, 10月份做热平衡实验,还是卡到了“最后期限”。开初样转正样会的那天,专家问到实验情况,孙大媛很抱歉地说:对不起,实验正在做,结果正好是今天出来。还好,“磨刀不误砍柴工“,热平衡实验顺利完成,问题得到圆满解决,得到了专家的肯定。不懈的努力终于得到了回报,孙大媛疲惫的脸上露出了欣慰的笑容。


            [右一为孙大媛]

        拳拳之心保驾护航严把关

    作为分系统主任设计师,孙大媛不但要负责技术抓总、协调,更要严把各项质量大关。她是个细心的人,是个严谨的人,也是个完美主义者。对于天线系统的每一项技术、每一个新产品,都严格要求到近乎苛刻的地步――就像一个母亲对孩子 “爱之深,责之切”。

    无论做什么,孙大媛总是要求自己、也要求队员们“事前、事中、事后”三个阶段一以贯之的严谨。比如一些关键部件的设计,是要委托下面的工厂负责加工。在事前,孙大媛总是与总体部的专家协调、商量,做好设计图纸,提出全面而详细的技术要求,再与厂家沟通,交办委托事宜。在事中,孙大媛常常要到现场监督进度,由于有些工厂在外地,还需要经常出差。事后,产品研制完成,拿回来交验,还要“过五关斩六将”。首先,要下一个验收大纲,确保产品质量。然后,孙大媛会组织队员们将各个零部件归于大系统,再组织测试实验,从而根据已有的经验,根据客观的实据,检查产品的功能是否达到了事前提出的要求。

    有一次,一个兄弟单位负责为天线系统生产展开机构的电机。孙大媛去验收产品的时候,发现电机的部分电缆的外皮出现了破损现象。这属于加工的小失误,基本上不会对系统造成威胁,一般来说是可以忽略的。但孙大媛仍然负责地提出,千里之堤可以溃于一穴,电缆小小的破损有可能影响到里面金属芯丝的传感度,从而导致电机失效。于是,当即决定报废已经生产出来的电机,让生产厂家重新返工。

    细节的精益求精,要寓于整体的浑然天成之中。作为技术统筹,孙大媛十分重视总体的协调和优化。天线有几个主要部件,部件交付之前,孙大媛就会组织专家做完各个部件的验证实验,尤其是对接口部分的验证。一些线路关节是在双轴内部的,双轴本身要做一个热真空实验,还要装上线路关节以后再做实验,从而考察两者搭配的功能。除此之外,孙大媛还专门组织一些配合实验,如展开机构和压力升空机构,从而实现优化组合。又比如,双轴是在入轨后才展开,在这两个阶段的热控状况是不同的,所以孙大媛又专门组织了真空低温展开实验和高温展开实验,这样就使零部件对于高温和低温的耐受能力同时得到验证。

    由于“嫦娥”的定向天线带有很强的“原创”成分,没有以前成功使用的经验,为了验证弃可靠性,在总体协调下,孙大媛带领队员们做了大量的、多种类型的测试与实验,迈过了一个又一个难关。

    单机测试是非常关键却也艰难的一环。由于测试非常复杂,又没有相关的参考资料,一切都要靠自己摸索着来拟定方案。首先摆在眼前的就是如何克服重力负载的问题。以前卫星的天线采用单轴,轴心指向地心,本身就可平衡重力。而对于双轴天线,当一个轴转的时候,另一个轴如果不带载自己也可以转动。在地面上,地面有重力、有引力,一个轴轴心指向地心,另一个轴则要把它当成一个负载来转。而在太空中,天线是是失重状态的。所以在地面上测试时,就需要一个测试设备拖着那作为负载的轴,把它的重力克服掉,以营造和太空中一样的环境。于是,孙大媛带领队员们研制了零重力吊挂系统,成功克服了引力的干扰问题。

    除此之外,定向天线还需要进行大量的环境实验,也就是模拟在轨飞行的环境,看天线能不能适应。摸底实验也是一种环境实验,是为了摸清各个系统部件之间的关系,侧重内部部件的适应性,结构强度的验证。

    环境实验需要在大真空罐中进行,先做整个系统高低温展开实验,工作量非常大,需要把工装,吊管,设备、电缆从罐内引到罐外。当时,天线分系统的人力物力比较紧张,为了赶进度,当天上午设备运过去,下午孙大媛就和同事们就装调测试,在抽真空之前贴一些传感器、热敏电阻、测温的控温的设备。将罐子抽到真空,需要一定的时间,这个时间有时可以估测到,有时则与估测的时间有一些偏差。有时,一直到半夜12点还没有抽到真空状态,所有的队员都没有怨言,而是兢兢业业地守候,按时完成任务。

    孙大媛总是说:“我个人没有什么好说的,事情都是我们整个团队一起做的。”孙大媛十分注重培养团队的整体协作性,她说,1+1>2,众人的合力要大于各自力量的总和。在定向天线研制基本完成后,孙大媛和队员们一开始想做整个大系统的热真空实验,把各个部件、工艺、运动功能都检验到。但经过大家的集体讨论,发现这种大型实验很难实现。考虑到天线的三维运动功能,要把它吊起来,在真空罐里实现转动就比较复杂。又经过几次讨论,大家决定拆开各个部件来做,通过一些小的真空实验和各种搭配实验,来检验整个系统的性能。事实证明,这个集合大家智慧的方案行之有效。

    废寝忘食,早出晚归,对孙大媛和她的队员们来说是常事。孙大媛说,实验是一个很好的检验团队凝聚力的机会,也是一个加强团队凝聚力的机会。在预研阶段,任务还不是很繁重,大家手里还各自负责一些别的型号,因此聚在一起的机会也不是很多。而通过摸底实验,大家各自献计献策,实现了整体的优化,合作精神也大大加强。以后的每项任务,大家都齐心协力,克服难关,几十颗心,悬于一星。比如每次震动实验完成,大家都会一起去显示屏前面挤着看测试曲线,一起分析讨论,然后纷纷争先去检查设备有没有在震动中损坏。孙大媛说,这种感觉特别温暖,特别好。

        大爱无言静水流深平常心

    当被问及,做到今天的成绩,最大的感受是什么?孙大媛腼腆地笑着说,从事航天,确实很光荣。但是真正做起来,身心投入其中,就感觉每天其实都很平常,每天都一样。

    天线系统的研制队伍以年轻人为主,在他们眼中,孙大媛为人特别随和、亲切,对他们既严格要求,又关怀贴心。一般工作上的问题,孙大媛能通过打电话解决的就绝不开会,以免浪费大家的时间。年轻人在工作中犯了错误,孙大媛一般都会直接地提出来,而不会拐弯抹角。年轻人们都能欣然接受并且积极改正。他们理解孙大媛的辛苦,也常常主动帮她分忧。在工作之余,他们也会乐意向孙大媛倾诉自己生活、情感上的困惑,就像信任一位知心的大姐姐。

    孙大媛却自我“检讨”说,自己其实是个急性子的人,有时遇到技术问题需要赶时间协调大家解决,也会急躁、发脾气。“有时候太喜欢亲历亲为了”,为了赶进度,自己能解决的事情就尽量自己解决。后来,她认识到这一点不利于培养年轻人的独立性,就更多地注意把机会给年轻人,让他们放手去做。

    空闲时,孙大媛会打打羽毛球,或者跟家人一起从公园散散步。她最大的遗憾,就是没有太多时间陪六岁的女儿。女儿出生不久,孙大媛就立马回到工作岗位上参加型号研制,后来也一直由父母帮着照顾。然而女儿却特别懂事,特别理解妈妈的工作,每当跟小朋友说起妈妈是研究卫星的科学家,小脸上都会漾起骄傲的笑容。

    小时候,孙大媛从未想过自己会从事航天,当命运女神之手将她推向这个光荣的领域时,她并没有陶醉在光环里,而是以一颗平常心去面对每一天,踏踏实实走好每一步,在安静而沉稳的流动中,生命得到了最大程度的完满和充实。她对于卫星那一份深沉的爱,也必然在苍穹中得到升华!

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