嫦娥五號總設計師楊孟飛，向月高飛

文/正裕

2021年2月22日上午，習近平總書記在人民大會堂會見探月工程“嫦娥五號”任務參研參試人員代表并參觀月球樣品和探月工程成果展覽，充分肯定其取得的成就。作為“嫦娥五號”系統的總指揮、總設計師，中科院院士楊孟飛激動萬分，深受鼓舞……

結緣計算科學

1962年，楊孟飛出生于湖南湘陰。父親是村里的會計，常年撥拉算盤珠，噼里啪啦的聲響將楊孟飛也熏陶成了打算盤的高手。從此，楊孟飛和“計算”結下了不解之緣。

恢復高考后，楊孟飛順利考上了西北電訊工程學院（今西安電子科技大學）。出于對數字計算的濃厚興趣，他選擇了鐘愛的計算機專業。那時候，計算機科學剛剛被引進至國內，許多人還很陌生。對于楊孟飛來說，有機會去研究這樣先進的技術是一種莫大的幸福。自從他開始廣泛涉獵計算機書籍，美國計算機領域的重要人物高德納（Donald E.Knuth）就成了他崇拜的偶像。計算機讓楊孟飛著迷，大學畢業后，他決定繼續深造，考取了中國空間技術研究院（航天五院）計算機應用專業的碩士研究生。

癡迷加勤奮，從本科到碩士的七年，楊孟飛打下了扎實的基礎。憑借在專業技術領域深厚的功底，他在衛星姿態和軌道控制計算機研制方面的出色才能很快顯現出來。工作僅七年就破格晉升為“小高工”的楊孟飛第一次來到衛星發射場。他在我國新一代返回式衛星控制系統上設計的“三機冗余TMR/S可變結構高可靠控制計算機容錯方案”將要在實踐中得到檢驗。這個方案已經進行過大量分析、計算，又通過了原理樣機的實驗。作為一名衛星研制領域的“新兵”，他對自己的方案信心十足。

1992年8月9日，“長征二號丁”火箭首次發射，成功將我國第13顆返回式遙感衛星順利送入預定軌道。這也證實了楊孟飛的“采用軟硬件結合手段實現的三機可變結構的容錯系統”，具有瞬時故障處理和恢復能力，以及方案先進、穩定性強等特點。簡單來說，三機容錯技術就是三臺機器共同工作，互為備份，又具有自檢功能。成功發射并返回后，楊孟飛興奮異常。他的付出，為中國航天事業解決了又一難題，令現場專家刮目相看。因此，楊孟飛獲得了部級科技進步一等獎。

楊孟飛

引科技界矚目

太空探索是國際科技尖端領域，國際上對我國的技術封鎖可謂滴水不漏。1999年7月“神舟一號”飛船發射前的準備工作，使楊孟飛真正體會到了航天科研工作者的緊張與焦灼。飛船研制八大分系統中，制導導航與控制是技術難度最高、最關鍵的分系統之一，直接決定著飛船試驗任務的成敗。楊孟飛的任務正是要確保神舟號試驗飛船制導導航與控制系統的正常運轉，使飛船按指令在太空飛行并按要求返回地面。

如何確保飛船在空間輻照、溫度、振動等惡劣環境中且不可維修的情況下可靠穩定地運行，一直是國際航天界的難題。楊孟飛將前期研制的“三機容錯技術”用于神舟一號飛船。他提出方法實現了我國空間首臺強實時高可靠三模冗余/單模變結構控制計算機容錯系統結構。同時，楊孟飛的“三機熱備份加一機冷備份的混成容錯”方法，也滿足了我國神舟飛船雙故障情況下可靠安全運行的需求。

在執行任務的4個月里，楊孟飛白天和專家們一起分析故障原因，晚上伏在計算機前排除故障。他的雙手總是不停地在鍵盤上敲擊、修改、計算……一遍又一遍，直到出現滿意的結果，休息成了一件奢侈的事。1999年11月20日，神舟一號飛船實現了成功發射，舉國上下無不振奮，21個小時后返回艙安全返回地面，楊孟飛高度緊張的神經終于松弛了下來。

神舟一號發射成功，引發全球關注，楊孟飛成為科技界矚目的人物。此后，他在神舟三號制導導航控制系統的研制過程中，為解決實時性以及計算量大的問題，又一次發揮了他卓越的才智。他進一步提高了系統的安全性與可靠性，使系統的主要技術指標達到或超過了國外同類產品水平，為神舟三號乃至神舟五號的發射成功又立新功……

十年鑄器

為在探月工程中實現新的突破，2011年，國家對“嫦娥五號”正式立項，主要任務是實現無人采樣返回。很快，航天五院副院長楊孟飛接到命令，由他出任嫦娥五號探測器的總指揮、總設計師，一大批懷揣夢想的青年才俊加入這支探月先鋒隊，開始了長達十年的奔跑。

嫦娥五號是我國迄今為止系統最復雜、技術難度最大的航天工程，其任務將突破月面自動采樣與封裝、月面起飛、月球軌道交會對接與樣品轉移、地球大氣高速再入等關鍵技術，實現探月工程“繞、落、回”三步走任務目標，意義重大。楊孟飛深感壓力。

嫦娥五號由軌道器、返回器、著陸器和上升器組成，分為15個分系統，楊孟飛認為，方案階段一定要先做系統設計。讓探測器系統副總指揮張高印象深刻的是，楊孟飛經常會提到“三個見底”，即方案階段，技術要見底；初樣階段，產品要見底；正樣階段，過程要見底。簡言之，所有的研制過程是要基于前期的方案、產品，一定要實現過程受控。

為確保嫦娥五號探測器順利返回，楊孟飛絞盡腦汁，提出了空間飛行器月地高速再入返回系統的方法。通過這種方式，探測器突破了月地高速半彈道跳躍式再入返回的關鍵技術，實現我國首次再入速度達每秒11千米的月地安全準確返回，為嫦娥五號采集月壤返回提供了理論和技術支撐，后被評為我國十大科技進展之首。2014年11月1日，再入返回飛行試驗器在內蒙古預定區域順利著陸，試驗獲得圓滿成功。科研人員獲得了高速再入返回地球的相關軌道設計、氣動、熱防護、制導導航與控制等關鍵技術數據。中國成為繼蘇聯和美國之后，第三個成功實施航天器從月球軌道重返地面的國家。眾人擁著楊孟飛歡呼雀躍。歷經了各種大考，2017年1月，嫦娥五號具備了出廠條件。

然而，天有不測風云。長五遙二火箭發射失利后進入了漫長的歸零期。嫦娥五號預定發射日期一變再變，從最早計劃的2017年年底到2019年，直至2020年。在漫長的等待中，嫦娥五號何去何從？一時間，隊伍里有人顯得迷茫。探測器大概已經加電測了兩千多個小時了。綜合考慮后，楊孟飛率團隊決定采取充入氮氣整體貯存的方案。這種做法在先前的航天器中也有應用，但是像這樣規模的整器貯存還是第一次。產品貯存之后，作為嫦娥五號的當家人，楊孟飛要求團隊成員堅定信念，耐心等待，“嫦娥五號總有發射的一天！”2020年11月24日，嫦娥五號帶著使命奔向月球，舉國歡騰，對于楊孟飛和參研人員來說，懸在心頭的石頭終于落地。

楊孟飛于2015年7月當選國際宇航科學院終身院士，2017年11月當選中國科學院院士。他攻克航天領域多項尖端技術，創造國內多個第一并獲獎無數，引領中國航天崛起。嫦娥五號圓滿收官，對楊孟飛來說只是完成了一項任務，他將繼續為中國的航天事業貢獻力量。