火星，太陽系行星之一，地表因被赤鐵礦覆蓋呈現(xiàn)橘紅色，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，如同一顆正在熊熊燃燒的火球。在古代中國，火星也被稱作“熒惑星”，因?yàn)闊蔁伤苹?，其亮度又常變，行蹤不定，因而令人迷惑?！渡袝酚涊d：木曰歲星，火曰熒惑星，土曰鎮(zhèn)星，金曰太白星，水曰辰星。
火星令人類著迷之處，不只是行蹤，還有生命。一直以來，火星都被認(rèn)為是太陽系中除地球外最具備生命存在條件的星球。它有大氣層，最高氣溫可達(dá)20℃，有液態(tài)水的遺跡，在某些未知的地方，甚至可能還有“地下冰層”……這些謎團(tuán)，等待著人類去揭曉答案。
2021年5月15日7時(shí)18分，我國首個(gè)火星探測器天問一號，在歷經(jīng)近10個(gè)月的長途飛行后，穩(wěn)穩(wěn)著陸在火星烏托邦平原。這一刻，在北京航天飛行控制中心，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究員朱巖激動地流下了熱淚。
作為天問一號有效載荷分系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師，朱巖帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)為探測器的環(huán)繞器以及“祝融號”火星車配置了13套科學(xué)儀器。在未來的日子里，這些設(shè)備將從不同角度，為探秘火星貢獻(xiàn)力量。
讀著《飛碟探索》長大
1970年4月24日，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射升空，開啟了探索宇宙奧秘的征程。3年后的1973年，我國又啟動了返回式衛(wèi)星的正樣研制。從此，中華民族千百年來的航天夢一點(diǎn)點(diǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
而火星探測早就成了超級大國競爭的焦點(diǎn)之一。僅1973年，蘇聯(lián)就一口氣發(fā)射了4部火星探測器。數(shù)億公里的征程注定艱難，這4部探測器都沒有完成探測任務(wù)，有的甚至還沒抵達(dá)火星環(huán)繞軌道就失蹤了。
也是在這一年，江蘇北部一座名叫“東海”的小城，地質(zhì)工程師老朱家迎來第三個(gè)兒子。與巖石、土壤打了幾十年交道的老朱跟妻子商量，給三子起一個(gè)單名“巖”，希望他能腳踏實(shí)地，對國家有所貢獻(xiàn)，如果將來能子承父業(yè)，“察巖觀土”，那是再好不過。
學(xué)生時(shí)代，雖然家里并不富裕，但父母還是給朱巖三兄弟買了很多科普期刊。不過，與老朱的希冀不同，朱巖很快對天文產(chǎn)生了濃厚的興趣，他最喜歡那本1981年創(chuàng)刊的《飛碟探索》，因?yàn)槟芰私庾钚碌奶煳陌l(fā)現(xiàn)，讀到一些詳細(xì)的航天信息，“火星探測、深空飛行、載人登月、航天飛機(jī)……都是那時(shí)候聽到的。”朱巖說，那個(gè)年代，大家都在討論飛碟、外星人，少年的自己也夢想著有一天能坐上飛碟，在太空中與外星人來一次相會。“我們國家肯定會有載人飛船，不會太遙遠(yuǎn)。”朱巖堅(jiān)信。
1986年，挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)爆炸失事，7名航天員失去了寶貴的生命。正讀初中的朱巖聽到消息后沉默了很久，“我一直認(rèn)為航天飛機(jī)集成了最新技術(shù)，肯定有最光明的未來，但現(xiàn)實(shí)就是這么殘酷。”朱巖坦言，想到當(dāng)時(shí)我們國家連載人飛船都沒有，進(jìn)入宇宙或許真的只是一個(gè)遙不可及的夢，他不禁有些灰心。
“還是腳踏實(shí)地，學(xué)一門能立竿見影報(bào)效國家的技術(shù)吧。”已經(jīng)在東南大學(xué)讀書的大哥拍著朱巖的肩膀。
1990年夏天，朱巖追隨大哥的腳步，坐上了南下的列車，來到南京，就讀于東南大學(xué)無線電工程系。從本科讀到研究生，他在這里一待就是7年。在這7年里，朱巖沒有放棄對航天的向往，關(guān)于航天發(fā)射的電視節(jié)目必看，報(bào)紙上的航天新聞必讀。
為航天員首飛“打前站”
1997年春，朱巖即將碩士畢業(yè)。身邊的同學(xué)有的去了浦東搞開發(fā)建設(shè)，有的南下廣東，去了改革開放的最前沿。雖然也有單位準(zhǔn)備錄取朱巖，可他總是覺得還有一份隱約的期待。
一天黃昏，朱巖接到了大哥從北京打來的電話，“來北京吧，這里有你的航天夢!”電話那頭，大哥興奮地大聲說。
此時(shí)，朱巖的大哥正在中國科學(xué)院某研究所攻讀博士學(xué)位。一個(gè)偶然的機(jī)會，他得知院里的空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心(現(xiàn)國家空間科學(xué)中心)正在招聘技術(shù)人員。這個(gè)中心正是國家載人航天工程相關(guān)技術(shù)研究的“主力軍”之一。
得到消息，沒有任何猶豫，朱巖帶上最簡單的行李就登上了北上的列車。“要是能干這個(gè)，一輩子都值了。”一路上，他都在想。
趕到北京，顧不上休息，朱巖直接跑進(jìn)了空間中心。面試室里，坐在他對面的，是空間中心綜合電子室主任、我國著名的空間探測有效載荷總體技術(shù)專家孫輝先。面對眼前這個(gè)喘著粗氣的瘦小伙，孫輝先笑了，“來，不急，先坐下喝口水，咱們慢慢聊。”他招呼道。
慢慢地，面試變成了暢談，兩人越聊越投機(jī)。朱巖越發(fā)覺得，自己能在航天科研中建功立業(yè)。孫輝先也覺得，這個(gè)小伙子像極了年輕時(shí)的自己，堅(jiān)毅、有夢想、敢拼搏。
于是，朱巖如愿加入了孫輝先團(tuán)隊(duì)，從事電路設(shè)計(jì)工作。
1999年11月20日凌晨6時(shí)，我國載人航天工程第一艘飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，并于21個(gè)小時(shí)后順利返回。積蓄了7年的中國載人航天事業(yè)，終于進(jìn)入了實(shí)施階段。在神舟一號飛船成功發(fā)射的同時(shí)，神舟二號、神舟三號、神舟四號都已經(jīng)在緊鑼密鼓地準(zhǔn)備，目的就是要通過一次次驗(yàn)證，為航天員首飛打好“前站”，同時(shí)也開展相關(guān)科學(xué)試驗(yàn)。
幸運(yùn)女神再次眷顧。朱巖出任神舟四號飛船通用流體分系統(tǒng)的圖像采集設(shè)備主管設(shè)計(jì)師。“飛船上有一套裝備，專門研究微重力條件下液體流動的規(guī)律，我們的任務(wù)就是研制設(shè)備把液體流動的圖像記錄下來，并轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，下傳至地面。”朱巖解釋，現(xiàn)在看來，自己的任務(wù)在整個(gè)系統(tǒng)所占的比例極小，但對當(dāng)年的自己來說，絕對是史無前例的重任，因?yàn)檫@里有自己心心念念的航天夢。
他把所有的精力都撲在了研發(fā)上面，吃飯對付幾口就行，困了瞇一會兒就夠。只要飛船能順利進(jìn)入太空，設(shè)備正常工作，便是最大的滿足。
2002年12月，西北戈壁深處的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，最低溫已經(jīng)降至-30℃左右。朱巖第一次來到發(fā)射場，見證自己的成果隨著神舟四號飛船飛向太空。
神舟四號飛船的技術(shù)狀態(tài)與一年后送楊利偉進(jìn)入太空的神舟五號飛船完全一致，在太空運(yùn)行過程中，它將探明運(yùn)行軌道的空間環(huán)境狀況，為下一步載人飛船的出行繪制“安全路況圖”，并積累科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
12月30日零時(shí)40分，長征二號F火箭吐出巨大的火焰，拔地而起，將飛船順利送入預(yù)定軌道。
朱巖站在發(fā)射塔架數(shù)公里之外，感受著火箭起飛帶來的地面震動。現(xiàn)場巨大的噪音、刺骨的寒風(fēng)，對他來說都是一種享受，“中國航天，我來了!”他在心里默念著。
給天問一號裝上利器
2003年起，我國航天發(fā)展進(jìn)入了黃金時(shí)代，一批批航天員進(jìn)入太空，停留時(shí)間從20多小時(shí)延長到1個(gè)月;我國還開啟了月球探測，先后發(fā)射嫦娥一號、二號繞月衛(wèi)星，三號、四號、五號月球探測器。
在一系列航天任務(wù)的鍛煉中，朱巖不斷成長。他先后擔(dān)任嫦娥一號、嫦娥二號衛(wèi)星的圖像壓縮主管設(shè)計(jì)師，確保了衛(wèi)星拍攝的月球影像高質(zhì)量傳回地面。他還在衛(wèi)星搭載設(shè)備數(shù)據(jù)的處理與傳輸方面取得了多項(xiàng)重大成果，獲得了多項(xiàng)國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。
2013年，隨著嫦娥三號探測器成功著陸月球表面，國人將目光瞄向了距離地球更遠(yuǎn)的火星。各類科幻文學(xué)、影視作品為那個(gè)紅色的星球構(gòu)建起了足夠大的想象空間：大氣、水、生命……火星會不會成為人類未來移民的第二家園?
老牌航天強(qiáng)國早已發(fā)射了一批批火星探測器，但面對數(shù)億公里外的神秘世界，依然難言胸有成竹，高達(dá)50%的失敗率讓國外的科學(xué)家堅(jiān)信：中國的探測器著陸火星至少要到2025年以后。但事實(shí)上，中國航天人早已開啟了對火星探測的準(zhǔn)備工作：2013年，國家航天局提出“首次火星探測任務(wù)即實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞和著陸巡視探測”的目標(biāo)，啟動了任務(wù)方案論證和實(shí)施。2016年，火星探測工程正式立項(xiàng)。后來，這個(gè)項(xiàng)目被命名為天問一號，數(shù)千家單位、數(shù)萬名科技工作者，為了同一個(gè)目標(biāo)，開啟了長達(dá)五年的奮斗。
當(dāng)年4月，朱巖領(lǐng)到了任務(wù)，出任天問一號探測器的有效載荷總設(shè)計(jì)師。
有效載荷，也叫做科學(xué)載荷，是指航天器上為完成特定任務(wù)而裝載的儀器設(shè)備、試驗(yàn)生物等，它們是航天器在太空中發(fā)揮最終使命的一個(gè)最重要的分系統(tǒng)。“雖然所占質(zhì)量不大，但件件都是精華，任何一件出現(xiàn)問題，都會影響既定的科學(xué)探測目標(biāo)。”朱巖說。
按照總體設(shè)計(jì)，天問一號探測器由環(huán)繞器和著陸巡視器組成，其中著陸巡視器又分為著陸平臺、火星巡視車。為了充分利用好這次火星探測任務(wù)，有效載荷團(tuán)隊(duì)為天問一號配置了13套科學(xué)儀器載荷，其中環(huán)繞器7套、火星車6套。
要用好“探火”路上的每一分鐘。在設(shè)計(jì)儀器分布時(shí)，有效載荷團(tuán)隊(duì)精確到了探測器的每一個(gè)飛行階段，如在環(huán)繞器上配置了離子與中性粒子分析儀、能量粒子分析儀、甚低頻無線電接收設(shè)備，能在7個(gè)月的地火轉(zhuǎn)移軌道飛行途中觀測太陽風(fēng)、空間粒子和電磁環(huán)境;環(huán)繞器上還配置了亞米級分辨率高清相機(jī)，在探測器抵達(dá)火星上空進(jìn)入環(huán)繞軌道時(shí)，可以拍攝火星表面的高清圖像。
2021年2月5日，國家航天局發(fā)布了天問一號探測器獲取的火星圖像，畫面中，火星阿茜達(dá)利亞平原、子午高原以及最長的峽谷——水手谷等標(biāo)志性地貌清晰可見。這正是環(huán)繞器上高分辨率相機(jī)的功勞。
在探測器著陸火星后，著陸器上的6套儀器，包括多光譜相機(jī)、地形相機(jī)、火星車次表層探測雷達(dá)、火星表面成分探測儀、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀，將隨著火星車駛向遠(yuǎn)方，發(fā)現(xiàn)更多的未知奧秘。
再小的問題也要?dú)w零
天問一號探測器有效載荷分系統(tǒng)的直接責(zé)任研制單位多達(dá)12家，分布在北京、上海、長春等多個(gè)城市，參與科研人員上千人，如火星車上搭載的成分探測儀來自中科院上海技術(shù)物理所，環(huán)繞器上的高分辨率相機(jī)來自中科院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所。作為總設(shè)計(jì)師，朱巖要統(tǒng)籌調(diào)度好這些單位的研制力量，確保每套儀器的研制進(jìn)度、質(zhì)量情況，都在掌握之中。
2016年6月，有效載荷儀器初樣研制啟動;
2018年，正樣研制啟動;
2019年，正樣轉(zhuǎn)入探測器整體總裝、測試……
當(dāng)年，正樣設(shè)備在進(jìn)行高低溫試驗(yàn)時(shí)，某個(gè)有效載荷設(shè)備突然采集不到數(shù)據(jù)，大家頓時(shí)緊張起來。到底是哪里出了問題?朱巖當(dāng)即拍板：歸零!查設(shè)計(jì)、查工藝、查材料、查裝配流程。
經(jīng)過兩周沒日沒夜的努力，問題終于被發(fā)現(xiàn)：原來是電控板上一個(gè)晶振與相關(guān)電路的配合時(shí)序在特定溫度環(huán)境下出現(xiàn)了問題。這種設(shè)計(jì)方案在之前的航天任務(wù)中也曾用過，從未出現(xiàn)問題，“以前沒問題，不代表以后就沒問題。一定要厘清癥結(jié)，找到根源。”朱巖向該儀器的研發(fā)團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，“天問一號不允許帶著任何隱患踏上‘探火之路’。”
最終，科研人員成功排除了這一隱患。
朱巖說，航天工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，絕不能“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”。一旦出現(xiàn)異常，再小的問題也要?dú)w零，從第一步至最后一步，直到問題完全解決。“地面上的嚴(yán)苛，就是為了設(shè)備在火星上不出故障。”
2020年4月5日，朱巖和同伴們登上了飛往海南的航班。他們將在文昌發(fā)射場對探測器有效載荷進(jìn)行最后的測試。銅鼓嶺畔，椰風(fēng)飄香，但大家無暇欣賞美景。最后的測試階段，誰也不敢放松。從地球到火星，最遠(yuǎn)距離長達(dá)4億公里。地面發(fā)出的指令傳到探測器，需要大約20分鐘;探測器執(zhí)行的動作效果如何，地面也得20分鐘后才能知曉。因此，所有設(shè)備必須獨(dú)立自主、高可靠。
2020年7月23日中午，長征五號火箭一飛沖天，強(qiáng)大的推力將天問一號探測器送入了地火轉(zhuǎn)移軌道。“開門紅!相信天問一號一定能順利抵達(dá)火星。”在文昌發(fā)射場，朱巖自信地說。
天問一號探測器回報(bào)了有效載荷團(tuán)隊(duì)的信心與努力。長達(dá)7個(gè)月的地火轉(zhuǎn)移軌道飛行中，它順利完成了1次深空機(jī)動和4次中途軌道修正，于2021年2月10日成功被火星引力捕獲，成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星。
2021年5月15日凌晨1時(shí)許，天問一號探測器在停泊軌道實(shí)施降軌，機(jī)動至火星進(jìn)入軌道。4時(shí)許，著陸巡視器與環(huán)繞器分離，歷經(jīng)約3小時(shí)飛行后，進(jìn)入火星大氣，經(jīng)過約9分鐘的減速、懸停避障和緩沖，于7時(shí)18分成功軟著陸于預(yù)選著陸區(qū)。
在北京航天飛行控制中心，天問一號工程總設(shè)計(jì)師張榮橋、探測器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師孫澤洲、有效載荷分系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師朱巖緊盯著大屏幕，等待著陸巡視器發(fā)回的遙測信號。約20分鐘后，歡呼聲和掌聲響徹指揮大廳。
5月22日，“祝融號”火星車駛離著陸平臺，正式開啟在火星表面的巡視探測。朱巖團(tuán)隊(duì)為之配備的6套儀器閃亮登場。
其中，表面磁場探測儀是國際上首次在火星表面開展移動磁場測量，以期獲得精細(xì)尺度的火星磁場信息;表面成分探測儀能發(fā)射高能激光，氣化火星表面的巖石，通過激光誘導(dǎo)光譜方式，獲取火星表面巖石的化學(xué)元素組成信息，有望為古生物學(xué)家提供火星是否曾存在生命跡象的線索。
“相信天問一號能給我們帶來更多的驚喜。”朱巖說。
朱巖還用航天人的精神傳承來陶冶自己。2018年，國家空間科學(xué)中心建立60周年，他創(chuàng)作了一首《九章》，紀(jì)念自己的偶像，我國人造衛(wèi)星事業(yè)的奠基人、“兩彈一星”功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者趙九章。他寫道：巍巍九章，鳳棲高岡，其鳴鏘鏘，將翱將翔。煌煌九章，于彼朝陽，空間科學(xué)，宇宙之光……(張航)
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