2020年7月23日,长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,实施我国首次火星探测任务(天问一号任务)。 新华社记者 赵颖全摄 |
受访者供图 有什么疑难问题要在“家里”解决,不能把问题留到天上去,这是我们航天人的一贯作风。 北京理工大学宇航学院副教授 赵瑞 |
红色力量
身穿白色文化衫、蓝灰色牛仔裤,半边框的金丝眼镜后,一双眼睛不大却有光。高高瘦瘦的赵瑞给科技日报记者留下的第一印象是:安静、斯文。
今年34岁的赵瑞是北京理工大学宇航学院的副教授,参与了天问一号探测器的相关研制工作,为它在地球搭建了一个火星大气“演练场”。
“发射当晚,我根本睡不着觉,几乎每隔一小时就摸出手机看看。直到第二天早上7点多,看到成功着陆的新闻,心里的这块‘大石头’才落了地。”赵瑞说。
5月15日7时18分,天问一号探测器成功抵达火星。广袤无垠的火星大地,终于迎来了首位中国“访客”。自此,我国在行星探测领域进入世界先进行列。
为了成功着陆的这一刻,无数科研人员夜以继日、奋力攻关,赵瑞就是其中之一。他利用自主研发的高超声速飞行器气动仿真软件,进行飞行器力/热/噪声载荷环境预测,为我国天问一号探测器的结构设计提供相关的气动载荷参数。
虽时隔一月有余,但赵瑞回忆起当时的情景,仍手指微颤、激动不已。“成功着陆那天,赵老师走路都带风。”一位学生告诉科技日报记者。
从零起步,模拟火星大气
陨石降落时,常拖曳着一道耀眼的尾焰,那是高速物体遭遇空气阻力时迸发的火花。
迄今为止,人类进行火星探测任务的成功率还不到一半,其中大部分问题都出在探测器进入火星大气层、下降和着陆阶段。天问一号探测器投向火星怀抱时,就像陨石坠落一样,与火星大气擦出“火花”。
火星与地球的距离远达3亿公里,通信时延接近18分钟。探测器要在9分钟内将时速从2万千米降低到零,且这段时间地面人员无法干预,探测器只能靠自己。很多人用“恐怖”二字来形容天问一号从进入火星大气到最终着陆的这9分钟。
为了闯过“恐怖9分钟”,探测器需要被设计成什么结构?选用何种材料?这些问题都与其进入火星大气层时所受到的力、热甚至噪声等因素息息相关。赵瑞就是要模拟这一过程,为设计探测器的中国航天科技集团五院总体部门(以下简称总体部门)提供准确参数。
这是我国首次开展火星探测任务。此前,该领域很多相关研究,在国内都处于空白状态。当总体部门找到赵瑞时,他不假思索接下重担,决定勇闯“无人区”。
“我是党员,我所在的团队也有很多党员。急难险重的活儿,党员不上谁上?”赵瑞说。
在赵瑞以往的研究中,模拟地球大气的工作居多,却从未涉足过火星。火星大气的主要成分是二氧化碳,与地球大气成分差别很大,火星大气密度只有地球大气的1%。探测器进入火星大气时整个流场环境也与地球相差甚远,需要重新设计针对火星大气的气动仿真软件。
代码是仿真软件的“零件”,赵瑞和团队成员的设计工作,从打造“零件”开始。几千行的程序代码,赵瑞与团队成员需要一行一行敲定。那段时间,他们整日泡在实验室里,几乎天天晚上都是过了零点才回家。
仿真软件重建后还要利用国外已有实验数据进行验算,以验证该软件的准确性。其间,若有一个数据对不上,就要把大部分软件参数重新校核。改了多少遍?赵瑞已记不清了。以至于后来,但凡是国际报道中出现过的相关重要数据,赵瑞都烂熟于心。
最终,赵瑞所在团队创建了具有我国自主知识产权、适合多类大气再入的通用气动分析软件。
习惯较真,对别人更对自己
对赵瑞来讲,较真儿,是一种习惯。
更早之前,他曾是探月三期再入返回任务的气动专家组成员,负责评审其他单位的相关研究工作。
赵瑞是一个特别爱“挑刺儿”的评委。
探月返回舱以接近第二宇宙速度的高速返回地球,再入大气时存在强烈的气动加热过程,空气会发生电离,不同的离子碰撞在一起会产生不同的化学反应。因此,前期模拟时就要用到不同的仿真模型。
曾有一家单位仅用了某一种仿真模型,被赵瑞“揪住不放”,追问为何用这种,而非其他模型。直到这家单位给出了详细原因,赵瑞才让其“过关”。
他对别人要求严苛,对自己更狠。
天问一号探测器研制期间,总体部门最初找来三家单位“背靠背”进行气动仿真研究,要从中选出“最优解”。
作为三家团队之一,赵瑞所在团队估算的气动加热数据比其他单位预测的数据高出5%。“第六感”告诉赵瑞,似乎哪里有些不对。
经过反复验算,赵瑞找出那个“自己都不确定是否存在的问题”:某个参数设置不合适。调整之后,气动仿真模型更适用于工程设计。最终该方案在三个团队的方案中脱颖而出,被总体部门采纳。
“有什么疑难问题要在‘家里’解决,不能把问题留到天上去。”赵瑞说,这是航天人的一贯作风。
回归家庭,是爱人也是父亲
赵瑞不是真正意义上的“拼命三郎”,他的“拼”,多体现在型号研制任务期间。如果没有任务,他多会正点上下班,回家做饭、看娃。
赵瑞的爱人就职于中国航天科技集团五院,共同的兴趣爱好和报国情怀让两颗年轻的心紧挨在一起。
“我俩不论谁有任务在身时,都会把这个任务当成是家庭的一个大工程。”赵瑞说,“能够得到她和父母的支持,我是幸运的。”
“我从小就对浩瀚的太空很着迷,小时候的理想是做航天员,现在从事航天相关科研工作,也算是一直在坚守航天梦。”赵瑞告诉记者,给自己的儿子取名为赵航,航天的航。
去年,赵瑞还参加了我国第三批航天员选拔。
第三批备选航天员中既有空军飞行员,也有来自科研院所的航天飞行工程师,还有来自科研单位的载荷专家。因此,近视的赵瑞有了一线希望。无奈因长期任务压力落下的老胃病,让赵瑞止步于第三轮体检测试。
赵瑞经常陪6岁的赵航搭乐高积木。有一次,父子俩想拼一个航天飞机却怎么也拼不对。于是,儿子吐槽道:“爸爸,你不是设计飞船的吗?怎么连玩具都拼不好。”
好在,赵航在家里吐槽归吐槽,在外面还是实力“护爹”的。
赵航会自豪地对同学说:“我爸爸是设计飞船的。”儿子脸上骄傲和自豪的神情,让赵瑞高兴不已。“自己的工作能被家人认可并引以为傲,幸福感满满。”
傍晚,赵瑞与妻子手挽赵航漫步公园,夕阳的余晖温柔地描摹出这个三口之家的轮廓。在众多默默无闻的航天人、科研人中,他们或许是最平凡不过的。然而,就是无数个这样在平凡的岗位上兢兢业业、开拓创新的航天人,凝聚成了一股极不平凡的中国力量,叩问苍穹、勇拓天疆。