
2020年7月23日,長征五號遙四運載火箭在中國文昌航天發射場點火升空,實施我國首次火星探測任務(天問一號任務)。 新華社記者 趙穎全攝

受訪者供圖
有什麽(me) 疑難問題要在“家裏”解決(jue) ,不能把問題留到天上去,這是我們(men) 航天人的一貫作風。
北京理工大學宇航學院副教授趙瑞
身穿白色文化衫、藍灰色牛仔褲,半邊框的金絲(si) 眼鏡後,一雙眼睛不大卻有光。高高瘦瘦的趙瑞給科技日報記者留下的第一印象是:安靜、斯文。
今年34歲的趙瑞是北京理工大學宇航學院的副教授,參與(yu) 了天問一號探測器的相關(guan) 研製工作,為(wei) 它在地球搭建了一個(ge) 火星大氣“演練場”。
“發射當晚,我根本睡不著覺,幾乎每隔一小時就摸出手機看看。直到第二天早上7點多,看到成功著陸的新聞,心裏的這塊‘大石頭’才落了地。”趙瑞說。
5月15日7時18分,天問一號探測器成功抵達火星。廣袤無垠的火星大地,終於(yu) 迎來了首位中國“訪客”。自此,我國在行星探測領域進入世界先進行列。
為(wei) 了成功著陸的這一刻,無數科研人員夜以繼日、奮力攻關(guan) ,趙瑞就是其中之一。他利用自主研發的高超聲速飛行器氣動仿真軟件,進行飛行器力/熱/噪聲載荷環境預測,為(wei) 我國天問一號探測器的結構設計提供相關(guan) 的氣動載荷參數。
雖時隔一月有餘(yu) ,但趙瑞回憶起當時的情景,仍手指微顫、激動不已。“成功著陸那天,趙老師走路都帶風。”一位學生告訴科技日報記者。
從(cong) 零起步,模擬火星大氣
隕石降落時,常拖曳著一道耀眼的尾焰,那是高速物體(ti) 遭遇空氣阻力時迸發的火花。
迄今為(wei) 止,人類進行火星探測任務的成功率還不到一半,其中大部分問題都出在探測器進入火星大氣層、下降和著陸階段。天問一號探測器投向火星懷抱時,就像隕石墜落一樣,與(yu) 火星大氣擦出“火花”。
火星與(yu) 地球的距離遠達3億(yi) 公裏,通信時延接近18分鍾。探測器要在9分鍾內(nei) 將時速從(cong) 2萬(wan) 千米降低到零,且這段時間地麵人員無法幹預,探測器隻能靠自己。很多人用“恐怖”二字來形容天問一號從(cong) 進入火星大氣到最終著陸的這9分鍾。
為(wei) 了闖過“恐怖9分鍾”,探測器需要被設計成什麽(me) 結構?選用何種材料?這些問題都與(yu) 其進入火星大氣層時所受到的力、熱甚至噪聲等因素息息相關(guan) 。趙瑞就是要模擬這一過程,為(wei) 設計探測器的中國航天科技集團五院總體(ti) 部門(以下簡稱總體(ti) 部門)提供準確參數。
這是我國首次開展火星探測任務。此前,該領域很多相關(guan) 研究,在國內(nei) 都處於(yu) 空白狀態。當總體(ti) 部門找到趙瑞時,他不假思索接下重擔,決(jue) 定勇闖“無人區”。
“我是黨(dang) 員,我所在的團隊也有很多黨(dang) 員。急難險重的活兒(er) ,黨(dang) 員不上誰上?”趙瑞說。
在趙瑞以往的研究中,模擬地球大氣的工作居多,卻從(cong) 未涉足過火星。火星大氣的主要成分是二氧化碳,與(yu) 地球大氣成分差別很大,火星大氣密度隻有地球大氣的1%。探測器進入火星大氣時整個(ge) 流場環境也與(yu) 地球相差甚遠,需要重新設計針對火星大氣的氣動仿真軟件。
代碼是仿真軟件的“零件”,趙瑞和團隊成員的設計工作,從(cong) 打造“零件”開始。幾千行的程序代碼,趙瑞與(yu) 團隊成員需要一行一行敲定。那段時間,他們(men) 整日泡在實驗室裏,幾乎天天晚上都是過了零點才回家。
仿真軟件重建後還要利用國外已有實驗數據進行驗算,以驗證該軟件的準確性。其間,若有一個(ge) 數據對不上,就要把大部分軟件參數重新校核。改了多少遍?趙瑞已記不清了。以至於(yu) 後來,但凡是國際報道中出現過的相關(guan) 重要數據,趙瑞都爛熟於(yu) 心。
最終,趙瑞所在團隊創建了具有我國自主星空体育官网入口网站產(chan) 權、適合多類大氣再入的通用氣動分析軟件。
習(xi) 慣較真,對別人更對自己
對趙瑞來講,較真兒(er) ,是一種習(xi) 慣。
更早之前,他曾是探月三期再入返回任務的氣動專(zhuan) 家組成員,負責評審其他單位的相關(guan) 研究工作。
趙瑞是一個(ge) 特別愛“挑刺兒(er) ”的評委。
探月返回艙以接近第二宇宙速度的高速返回地球,再入大氣時存在強烈的氣動加熱過程,空氣會(hui) 發生電離,不同的離子碰撞在一起會(hui) 產(chan) 生不同的化學反應。因此,前期模擬時就要用到不同的仿真模型。
曾有一家單位僅(jin) 用了某一種仿真模型,被趙瑞“揪住不放”,追問為(wei) 何用這種,而非其他模型。直到這家單位給出了詳細原因,趙瑞才讓其“過關(guan) ”。
他對別人要求嚴(yan) 苛,對自己更狠。
天問一號探測器研製期間,總體(ti) 部門最初找來三家單位“背靠背”進行氣動仿真研究,要從(cong) 中選出“最優(you) 解”。
作為(wei) 三家團隊之一,趙瑞所在團隊估算的氣動加熱數據比其他單位預測的數據高出5%。“第六感”告訴趙瑞,似乎哪裏有些不對。
經過反複驗算,趙瑞找出那個(ge) “自己都不確定是否存在的問題”:某個(ge) 參數設置不合適。調整之後,氣動仿真模型更適用於(yu) 工程設計。最終該方案在三個(ge) 團隊的方案中脫穎而出,被總體(ti) 部門采納。
“有什麽(me) 疑難問題要在‘家裏’解決(jue) ,不能把問題留到天上去。”趙瑞說,這是航天人的一貫作風。
回歸家庭,是愛人也是父親(qin)
趙瑞不是真正意義(yi) 上的“拚命三郎”,他的“拚”,多體(ti) 現在型號研製任務期間。如果沒有任務,他多會(hui) 正點上下班,回家做飯、看娃。
趙瑞的愛人就職於(yu) 中國航天科技集團五院,共同的興(xing) 趣愛好和報國情懷讓兩(liang) 顆年輕的心緊挨在一起。
“我倆(lia) 不論誰有任務在身時,都會(hui) 把這個(ge) 任務當成是家庭的一個(ge) 大工程。”趙瑞說,“能夠得到她和父母的支持,我是幸運的。”
“我從(cong) 小就對浩瀚的太空很著迷,小時候的理想是做航天員,現在從(cong) 事航天相關(guan) 科研工作,也算是一直在堅守航天夢。”趙瑞告訴記者,給自己的兒(er) 子取名為(wei) 趙航,航天的航。
去年,趙瑞還參加了我國第三批航天員選拔。
第三批備選航天員中既有空軍(jun) 飛行員,也有來自科研院所的航天飛行工程師,還有來自科研單位的載荷專(zhuan) 家。因此,近視的趙瑞有了一線希望。無奈因長期任務壓力落下的老胃病,讓趙瑞止步於(yu) 第三輪體(ti) 檢測試。
趙瑞經常陪6歲的趙航搭樂(le) 高積木。有一次,父子倆(lia) 想拚一個(ge) 航天飛機卻怎麽(me) 也拚不對。於(yu) 是,兒(er) 子吐槽道:“爸爸,你不是設計飛船的嗎?怎麽(me) 連玩具都拚不好。”
好在,趙航在家裏吐槽歸吐槽,在外麵還是實力“護爹”的。
趙航會(hui) 自豪地對同學說:“我爸爸是設計飛船的。”兒(er) 子臉上驕傲和自豪的神情,讓趙瑞高興(xing) 不已。“自己的工作能被家人認可並引以為(wei) 傲,幸福感滿滿。”
傍晚,趙瑞與(yu) 妻子手挽趙航漫步公園,夕陽的餘(yu) 暉溫柔地描摹出這個(ge) 三口之家的輪廓。在眾(zhong) 多默默無聞的航天人、科研人中,他們(men) 或許是最平凡不過的。然而,就是無數個(ge) 這樣在平凡的崗位上兢兢業(ye) 業(ye) 、開拓創新的航天人,凝聚成了一股極不平凡的中國力量,叩問蒼穹、勇拓天疆。
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