好一輛漂亮的火星車（逐夢·十年奮進路）

圖為祝融號火星車（左）與著陸平臺。 國家航天局供圖

2021年5月15日7時18分，“天問一號”探測器在距離地球3。2億千米之外，成功著陸在火星烏托邦平原南部預選著陸區。

5月22日10時40分，祝融號火星車駛離著陸平臺，開始新的征程……

祝融號！一個新奇的名稱舉世矚目。

2020年7月23日，中國首次火星探測工程“天問一號”成功發射。次日，“中國第一輛火星車全球徵名”活動開啟。“天問一號”點燃了全民的火星熱，數以百萬計的網民參加投票。進入前10名的有：祝融、弘毅、麒麟、哪吒、赤兔、求索、風火輪、追夢、天行、星火。2021年4月24日，國家航天局正式公佈中國第一輛火星車命名：祝融號。

在祝融號之前，賈陽與他的團隊，已經為嫦娥三號、嫦娥四號做過兩輛月球車：玉兔號和玉兔二號。而今，賈陽是“天問一號”探測器系統副總設計師，分管祝融號火星車。

賈陽做過一期電視節目，觀眾眾多，他最出彩的一句話是：“我們的團隊要做一輛漂亮的火星車！”

不是一輛“厲害”的火星車，而是一輛“漂亮”的火星車，這樣的表述讓人們浮想聯翩。他還說，中國第一輛火星車應該有中國元素，讓人一看就是中國人造的。

重中之重

在浩瀚的太陽系中，火星與地球距離較近，自然環境與地球最為相似。

對火星的探測與研究，有助於人類進一步認識地球和太陽系的形成和演化，研究地球的未來變化趨勢。探尋地外生命資訊、探查火星是否曾經存在支援生命活動的環境，成為當今火星探測的科學主題。

對航天科學家來說，僅靠軌道器環繞遙感，對火星進行遠距離觀察，顯然是不夠的。於是，他們將目光轉向著陸器，攜帶火星車登陸火星，獲得更多的火面細節。

中國首次火星探測任務，火星車成了重中之重！

與我採訪過的許多航天人一樣，賈陽一身工裝，圓臉，厚嘴唇，髮型隨意，眼鏡也很普通。1992年從國防科技大學考取中國空間技術研究院（簡稱航天五院）研究生，畢業後，跨進了航天大門。他出任過月球車主管副總師，兩隻“兔子”在月球上的精彩表演，讓國人驚喜不已。

一見面，我就說：“網友們說您是為火星做車的人。”

賈陽立即糾正：“準確說，是我們團隊在做火星車。這個團隊有幾十人、幾百人，甚至成千上萬人。”

“你們已經做過兩輛月球車了，再做火星車是不是駕輕就熟？”

賈陽笑了：“打個比方，你會造腳踏車，現在讓你去造輛汽車，你會覺得很簡單嗎？”

賈陽說研製火星車面臨著諸多的技術挑戰：火星距離太陽更遠，陽光能量只有月球表面的38%，火星車太陽能電池板的面積要更大，還要努力對著太陽的方向；火星上沙暴頻繁，每當風沙肆虐時，火星車接收到的太陽光能量急劇下降；火星車與地面的訊號傳遞，來回需要40分鐘，必須為火星車設計“超強大腦”……

我似懂非懂：“看來，做一輛漂亮的火星車絕非輕而易舉。”

賈陽笑了：“是難。不過，我們不就是幹這種活的師傅嗎？再說，航天人都是喜歡做夢的人，有夢就有追求，有夢就能創新！”

火星車既然是“車”，最關鍵的是要“走”好。

要讓火星車穩穩地走起來，必須解決車輪沉陷沙地、爬坡困難、車輪易破損三大難題，還必須滿足極為苛刻的重量要求。

火星車移動分系統主任設計師袁寶峰，擔負的是讓火星車“走”好的重任。

2003年從哈工大研究生畢業的袁寶峰，正趕上我國第一艘載人飛船神舟五號圓滿完成任務，藉著這股“航天熱”，他成為一名航天人。

火星探測任務立項之前，國內一些科研院所和高等院校，已經開展火星車先期研究。火星表面既有鬆軟的沙地，又有堅硬的石塊，為了提高火星車的透過能力，設計師們在主副搖臂懸架的基礎上，創新性地增加了夾角調整機構和離合器，使火星車懸架從被動懸架，變為主動懸架。

記得是2014年一個冬日，袁寶峰與火星車移動團隊，開了一場激情澎湃、靈感飛揚的技術研討會。

“火星車要解決車輪沉陷和爬坡困難問題，關鍵是輪地作用特性，有了主動懸架，能升降車體，具有靈活的移動方式最重要。”潘冬首先從系統功能角度進行了分析。

“對，火星車實現沉陷脫困，單靠車輪轉動不行，必須有外力的推動才行。”劉雅芳補充道。

林雲成說：“沙地裡的動物防止沉陷各有妙招：駱駝靠大腳板，蜥蜴靠快速移動，蛇靠身體滑動。咱們的火星車沉陷下去靠啥能出來？”

“小時候我們玩的大青蟲子，小腳不大，但被沙土埋起來，三下兩下就爬出來了。”潘冬受到啟發，用手在桌子上抓了起來。

劉雅芳見他那滑稽模樣，笑著說：“那叫尺蠖運動，就是後腳使勁讓前腳向前伸，前腳使勁，拉著後腳向外拔。”

“我聽明白了，大家的意思是，利用車輪和夾角調整機構配合，透過尺蠖運動，把車輪依次推出來。咱們主動懸架的設計方向，以尺蠖運動為主攻方向。”袁寶峰總結道。

火星車移動團隊每次集體攻關會，都是一次智慧的融合，都會撞擊出創新的火花。

團隊創新思考，形成三種方案：大車輪蠕動懸架、擺臂車輪主動懸架、搖臂式主動懸架。經過幾百種複雜地形工況的運動效能模擬對比，最後決定採用主副搖臂式主動懸架移動系統。

有了大思路，還有許多技術難關需要突破。這期間，僅總體設計就完成了十幾輪迭代最佳化，確保懸架移動系統各方面都達到最佳。

長期以來，我國宇航應用的諧波減速器相比進口諧波減速器，在輸出力矩和負載能力上相差1倍多。火星車要達到國際先進水平，就必須要有類似國外的高效能諧波減速器。袁寶峰找到國內一家大企業，對方一聽火星車使用條件和環境極其苛刻，研製週期又短，風險太大，沒敢接活。

猶如雪中送炭，一家小公司主動找上門來，拿出類似國外輕量化大力矩諧波減速器。這家公司不到20人，裝置簡單，三位骨幹技術員都已50多歲，他們渴望在退休之前，為國家的重大任務做點貢獻。

為了保險，袁寶峰選擇進口產品與那家公司產品一起進行嚴酷的技術考核，結果發現，進口諧波減速器在低溫下的啟動力矩更大，這就導致它的移動系統更重。上星部件，“剋剋計較”，袁寶峰決定選用相對較輕的國產產品。

有人善意地提醒袁寶峰：“用這家小公司的產品上星，真出了問題，你作為設計師將要承擔全部責任。”

經過深思熟慮，袁寶峰堅持了自己的選擇。但是，他又發現新問題：國產諧波減速器在嚴酷的載荷與環境條件下，測試壽命只有設計值的一半。

怎麼辦？火星車移動團隊經過深入分析，在深冷處理、裝配精度等方面，開展了一系列檢驗和測試。

探測器系統總設計師孫澤洲聞訊趕來了。他充分肯定團隊前期的工作，勉勵大家務必攻克難關。孫澤洲說：“無論是‘北斗’‘嫦娥’，還是載人飛船，已經一次次證明，關鍵技術是要不來、買不來、討不來的。哪怕面臨一些風險，‘天問一號’組部件國產化的路也必須堅定不移地走下去。”

一個月，兩個月……團隊頂著巨大壓力，透過改進潤滑方案、最佳化產品裝配精度等措施，產品最終完成了壽命試驗考核。火星車終於用上國產的諧波減速器。

車輪是火星車的重要部件，必須滿足高效的牽引效能、高強的承載和攀爬效能、獨具特色的里程標記功能。

袁寶峰告訴我：“祝融號車輪的創新性設計，在材料、構型、效能等方面都達到一個前所未有的高度。比如，車輪具有‘一指禪’功能，任意一個輪刺，只需要一個‘指尖’接觸岩石，就可攀上超過車輪直徑的垂直石塊；車輪的胎面具有特別的韌性和強度，一個錐刺頂在車輪最薄弱的胎面部位，施加1000牛頓的力，都難以扎破輪胎；還有，車輪選用鋁基碳化矽材料整體加工，利用鋒利的側邊，車輪邊緣壓在70°的光滑岩石上也不會下滑。”

“祝融號前進之後，車轍上呈現出一個個‘中’字，這個奇特的點子是怎麼想出來的？”

“賈總一再強調要做一輛漂亮的火星車。”袁寶峰說：“車輪是唯一與火面接觸的部件。我們利用車輪減重槽的網格結構，設計出了具有中國特色的‘中’字印記，網友一致稱讚很有‘中國範兒’。”

這支年輕得讓人驚訝的團隊，最初7人平均年齡僅29歲。後來有人參與其他型號研究，又有新人加入。到2020年“天問一號”成功發射，團隊成員的平均年齡也只有33歲。幾經磨礪，這支隊伍快速成長，有一半成員成為型號的主任、副主任設計師，也有人走上了管理崗位。

中國首次火星探測工程總設計師張榮橋說：“‘天問一號’團隊一個鮮明特色是‘年輕’——這些朝氣蓬勃、能吃苦、敢創新的年輕人，一次次創造了奇蹟。”

“藍閃蝶”

從南五環到北五環，穿越了大半個北京城。

每天天剛矇矇亮，馬靜雅便全副武裝出發。作為一位還在哺乳期的職場媽媽，她背個大揹包，裡面裝著一隻迷你保溫箱和冰晶，還有取奶器、“下奶”食品，足有五六公斤重。

2014年10月，馬靜雅休完產假。組長對她說：“現在有個很重要的專案，你先跟進一下。”馬靜雅加入了火星車研發團隊。這是航天工程的一件大活兒，她十分興奮。

頭一次見孫澤洲和賈陽，馬靜雅感覺兩位總師思路清晰，見地獨到。他們對火星車太陽翼（太陽能電池板）的標準提出明確的要求：面積要大，構型要美觀，能對日調整角度，可以除塵，可靠性要高。

火星表面太陽光照弱，為滿足火星車的能源需求，太陽翼的面積將近4平方米。最早的設計方案，只有左右兩隻“翅膀”，收攏時為屋頂結構。可力學分析表明，發射時兩隻“翅膀”振動響應很大，必須做得很結實，那要付出許多重量代價。又想到折展方案，但太陽翼向前展開時會遮擋導航相機視線，向後展開，上下坡時又容易觸地。又有人提出將電池片貼上在聚醯亞胺薄膜上，像扇子一樣展開。面積大了，重量輕了，但技術不成熟……

一日，思緒活躍的馬靜雅，經過與趙堅成、柴洪友、楊巧龍等老專家多次探討，想出一個新方案：它由四塊矩形板組成，每兩塊電池板由鉸鏈連線在一起，發射時摺疊收攏在車的頂部；保證電池片朝外，即使太陽翼沒展開，白天日照條件下也能產生電流補充能源，保證車落火星後能“活著”。為實現對日定向的需求，還設計了一個只有17克的分佈展開機構。

馬靜雅拿著方案興沖沖地找到賈陽和火星車總體主任設計師陳百超。

賈陽看完圖紙，說：“有新意。不過，火星車從著陸器上下來時，太陽翼伸出車體的長度應該儘量短些。不然，它會與地面發生干涉。”

為了滿足行走時包絡最小、構型最合理，團隊又對太陽翼第二輪方案進行迭代設計：圓形、半圓形、多頁扇形……將原先長方形箱體，改成圓形的頂面，但仍未找到最佳形狀。

陳百超在吉林大學讀博時，博士論文課題是一種高效能月球車的方案設計，還出了原理樣機。當月球車“開”進航天五院時，引起了專家們的興趣。2009年，陳百超博士一畢業，便進入航天五院總體部。

夜裡，陳百超輾轉反側，老是想著太陽翼。他索性開啟電視機，熒屏上植物園裡百花盛開，像是花的海洋。鏡頭慢慢拉近，幾隻彩蝶在花朵上蹁躚起舞……

陳百超兩眼一亮：“就是它了，蝴蝶！”

在辦公室電腦裡，陳百超將蝴蝶翅膀狀的太陽翼展示了出來。這個構型完美地解決了太陽翼展開後行走包絡干涉問題，其中左右兩片電池板，還能實現對日定向。

太陽能電池板是深藍色的，展開後像蝴蝶的兩對翅膀；兩根天線向前伸出，像蝴蝶的觸角；車體前方的兩臺圓柱形裝置，好似蝴蝶的複眼；六隻車輪替代了蝴蝶的六足。

賈陽讚道：“它真像一隻藍閃蝶。”

馬靜雅挺好奇：“藍閃蝶是什麼蝴蝶？”

“它是生活在中南美洲蛺蝶科閃蝶屬最大的一個物種，長約15釐米，翅膀呈金屬光澤。”

“藍閃蝶”構型有許多優點，但也存在一些風險。太陽翼在收攏狀態時，電池板是朝下的，如果落火後太陽翼不能及時展開，整車的電源撐不過一天，整個任務將會失敗。解決太陽翼展開可靠性問題，變成後續研製的首要任務。然而此時，剩下的時間不到一年。從工廠交付驅動元件，到送至北郊做力學試驗，所有的流程都是按天計算。在最後總裝環節，離整星力學試驗只剩下一週。馬靜雅和工廠的工藝師王國星、操作師安長河等，在車間裡連續裝配和測試4天，在力學試驗前一天將產品交付給整車。

馬靜雅說自己是幸運的，2009年從北京理工大學研究生畢業進入航天五院總體部，便參與資源衛星太陽翼建模、出圖和展開機構研製。在這個團隊裡，她感受到了航天人對祖國的忠誠、對事業的摯愛、對工作的精益求精……

祝融號順利落火，舉世矚目。

馬靜雅上小學的兒子問她：“媽媽，老師說祝融號到火星上了。那輛火星車是你造的嗎？”

馬靜雅說：“是媽媽和叔叔阿姨一起造的。”

“聽說祝融號比孫悟空還厲害！你們造火星車我怎麼不知道？”

馬靜雅笑了：“媽媽和叔叔阿姨們造火星車的時候，你還很小，我每天還為你背奶呢。”

“媽媽，我只知道喝牛奶，怎麼從來沒聽說過你‘背奶’？”

馬靜雅抬頭凝望著天空，眼眶溼潤了……

讓每一縷光芒都燦爛

航天飛行器的研製，幾乎都要經歷這麼一條路徑：山重水複疑無路，柳暗花明又一村。當然，也有柳不暗花不明，甚至於走進“死衚衕”的情況。

火星車熱控系統的研製也曾遇到瓶頸，熱控分系統主任設計師向豔超急得直上火。

在“天問一號”探測器設計過程中，減重是最棘手的問題之一。探測器分給火星車的重量只有240千克。火星車所有裝置，都必須嚴格“瘦身”。

火星著陸區最高溫度不會高於-3℃，最低溫度接近-103℃，火星車如何保溫，團隊想盡辦法。能不能借用火星上的風？能不能利用著陸器上沒用完的燃料？能不能帶只小鍋爐上星？

一條條路都被堵死了，團隊陷入了困境。

2004年，向豔超從航天五院研究生院畢業，正趕上嫦娥工程立項。作為月球車熱控分系統的主任設計師，每當專案遇到難題時，他知道只有創新才能破解。向豔超意識到，解決火星車的熱能問題也必須創新。他轉換思路，光能轉換成電能，效率只有30%；如果直接將光能轉化成熱能，效率會怎樣？

忙了一天，向豔超深夜才回家。妻子說：“太陽能熱水器壞了。”向豔超回答：“找廠家修唄。”妻子說：“要不你自己弄弄。”“我哪會？”妻子急了：“連自家的熱水器都不會修，你還是熱控專家？”

向豔超樂了：“夫人息怒，我試試看。”他找出《熱水器使用說明書》，一邊翻看，一邊對照控制面板。片刻，興奮地喊了起來：“有了，有了！”

熱水器說明書介紹了熱水器將光能轉為熱能的原理。忽然，一個靈感在向豔超的腦際閃現：仿照熱水器原理，在火星車上安裝一個集熱裝置，將太陽能儲存起來，需要時供火星車用。

第二天，向豔超把團隊的張旺軍、張冰強、陳建新召集在一起。大家看了他新繪的草圖，一致稱好。

按照新思路，在火星車頂部前後安裝兩臺集熱窗裝置，像雙筒望遠鏡，用它吸收太陽能，直接轉化成熱能，讓每一縷光芒都燦爛。集熱窗要求太陽光只進不出，用技術語言表述：集熱窗透光口具有太陽光譜高透過率、遠紅外光譜低透過率的特徵。

團隊開始尋找材料，首選石英玻璃，效能可以，重量有問題，兩個集熱窗接近15千克。換成鋼化玻璃，還是太重。

有人建議用有機玻璃。向豔超受到啟發：如果找到一種透明膜，重量肯定很輕。調研了市場上的各種透明膜，有的可見光透過率弱，有的韌性不夠。他獲悉遼寧科技大學研究的一種聚醯亞胺材料可以生產聚醯亞胺薄膜。一聯絡，得知這種原材料是專供出口的，國內不生產成品。

在網上搜到國內一家專門生產各種薄膜和泡沫塑膠的民營企業。賈陽和向豔超急忙登門求助。

公司董事長熱情地說：“歡迎航天部門來的客人。這幾年，咱們國家的航天事業發展得很快，又是‘北斗’，又是‘嫦娥’，還有載人飛船……你們航天人為國爭了光，長全國人民的志氣啊！”

賈陽緊接他的話頭：“航天取得的成就，離不開全國人民的支援。當然，這裡面也有你們民營企業的一份功勞。”

董事長說：“我們這種小企業想做貢獻，輪不到啊！”

賈陽一聽，覺得“有戲”，立即說：“您剛才講到‘北斗’，講到‘嫦娥’，講到載人飛船，還有一個重要專案：‘天問一號’。我們正準備去火星探測……”

“天問一號”！董事長忽然問：“您剛才說，民營企業為航天工程做過貢獻。我們小企業有機會嗎？”

向豔超忙說：“我們就是專門跑來求助的。”

賈陽介紹了火星車集熱窗急需聚醯亞胺薄膜的情況。董事長問：“你們確定國內沒有廠家生產這種產品？”

“找遍了，沒有。”

董事長頓時嚴肅了起來，說：“生產這種產品，公司必須把其他產品停下來，清潔生產線，而你們又只要很少的量。既然是航天急需的產品，也就是國家急需的。能為航天事業做貢獻，也就是為國家做貢獻。雖然這是一樁賠本的買賣，我們幹，即便賠錢也幹！”

公司果斷停產其他產品，經過幾次除錯，終於生產出了全尺寸高透明的聚醯亞胺薄膜。

有了聚醯亞胺薄膜，還得有合適的安裝框材料。團隊最先看上鎂鋰合金，兩個安裝框4。4千克，太重！改用3D列印，重量減少了2。6千克，但火星高溫差將會導致聚醯亞胺薄膜熱脹冷縮與金屬框變形不匹配，膜容易繃不緊或是被拉破。

副主任設計師張旺軍建議，安裝框用聚醯亞胺材料，變形相同，重量更輕。他們趕緊去尋找直徑不小於650毫米的聚醯亞胺板材，但國內沒有這種產品。正在著急時，合作伙伴中上海一個研究所伸出援手，經過3個月奮戰，終於拿出聚醯亞胺板材。

集熱窗由安裝框和膜支撐結構兩部分組成：前者用於固定膜，並維持膜的形狀；後者保證在各種工況下，膜保持上凸狀態。聚醯亞胺薄膜厚度僅有50微米，要張擴成直徑550毫米的透明窗戶，還得經受發射時內外近1000帕壓強的壓差作用和進入火星大氣層時的大氣壓力作用，又是一道難題！

向豔超對張旺軍說：“該施展你機械設計的專長了。”

張旺軍不知用了什麼“魔法”，僅用兩根十字交叉的鋼絲，便穩穩地撐起了那張薄薄的透明膜，透過薄膜能清晰看到璀璨的星空。

最終，兩個集熱窗的重量從開始的14。8千克，減少到了1千克。

帶“火”字的車標

中國第一輛火星車誕生了！

這個小精靈長得有些像神話傳說中的哪吒：虎頭虎腦，兩隻眼睛滴溜溜轉，一副翅膀呼扇呼扇的，腳下還蹬著六隻“風火輪”呢！

大家圍在四周，指指點點，說不夠，樂不夠。

賈陽笑了：“行，還真像一輛火星車！”

孫澤洲幽了一默：“不像火星車，你想讓它像高鐵上的售貨車？”

張榮橋感慨道：“這是中國人自己做的第一輛火星車！”

在火星車的桅杆頂部，有一個醒目的紅色方框圖形車標。仔細一看，是個篆文“火”字。這個充滿中國元素的“火”字，寄託著中華民族長久以來對火星的憧憬，也與後來出爐的“祝融”名字完美契合。

這枚車標還有一段故事：

火星車研製出來了，它的桅杆上面有三臺相機，還安裝了氣象測量、磁場測量等裝置。為保證相機在寒冷的火星夜晚不被凍壞，設計師為它包裹了隔熱罩和鍍鋁膜；為了不遮擋相機的視場，罩子的正面開了三個圓孔。遠遠望去，火星車最明顯的地方，是桅杆頂端一塊A4紙大小的白色平面，上面有三個相機的光孔。

陳百超一看，自言自語：“桅杆的頭部有些空，不夠漂亮。”

賈陽仔細地端詳著：“大家看能不能再美化一下。”

有人提議在桅杆頂端畫上一個中國結，既喜慶，又有中國元素。馬上有人提出異議，把中國結放在火星車“額頭”上，不太協調。

“掛盞紅燈籠呢？”

“人家會以為咱們的火星車娶媳婦呢！”

比較一致的意見是，用中國傳統書法“火”字，既有裝飾性，又有中國文化特徵。

專業的事情應該讓專業人士去做。賈陽馬上給自己的一位沙畫家朋友發了條資訊，說他們研製的火星車需要裝飾一下，想請他用毛筆寫個“火”字，把火星車打扮得更漂亮一些。

那位沙畫家覺得能給火星車做點事情，機會難得。他找來古往今來用金文、篆、隸、草、楷書寫的“火”字，一一比照，發現一枚古代官印“桓術火倉之記”中“火”字的造型，別有韻味。他將書法與篆刻的表現手法結合起來，刻了一枚具有濃郁中國文化特徵的印章，獲得專家們一致認可。

中國第一輛火星車，一飛沖天，穿雲破霧，奔赴火星……

1921。5米——從2021年5月22日踏上火星，至2022年5月18日進入冬季休眠模式，祝融號在火星前行的這段距離，是中國在火星上大踏步前進的1921。5米。

這1921。5米何止是距離，它展現的是中國人的逐夢之路、信念之旅！

蔡華偉製圖

《 人民日報 》（ 2022年11月02日 20 版）