导言

离2007年“嫦娥一号”发射已经过去13年了，真正促使我们写这本书的却是“玉兔二号”在月球背面的软着陆，这是一个开创人类历史新纪元的事件。作为10多年探月历程的亲历者，大家都有这样一种冲动，就是一定要把这10多年的历程写出来。一位航天老专家曾经对我说，要把航天飞控由技术变成“艺术”。他所说的“艺术”是指要把航天器的飞行控制做得出神入化，而我们现在要做的是把“艺术”变成文学，让更多的人走近中国航天飞控中心，了解中国探月工程。

中国的探月计划在2000年写入了《中国的航天》白皮书，按照“绕、落、回”的“三步走”战略实施。“绕”的目标是发射环月探测器，对地月转移轨道设计及月球捕获控制技术进行验证，同时对月球表面进行拍照详查，为后续降落月面做好准备。“落”的目标是使用着陆器在月球表面实现软着陆，释放月球车，进行月球表面遥操作和巡视勘测。“回”的目标是采集月壤样品，并带回地球。这三个阶段逐步进行，难度也越来越大。

探月工程是一项复杂的系统工程，航天器、运载火箭、发射场、测控通信、回收着陆和科学应用系统都起着至关重要的作用。探测器飞行控制工作，是这项复杂航天任务中一个至关重要的环节。运载火箭发射升空并将探测器送入预定轨道后，后续全部飞行过程和科学探测工作都要靠飞行控制来完成。有些深空飞控任务要持续数年甚至数十年，所以航天专家们常常会说“成功在飞控，关键在飞控”。

控制航天器脱离地球引力，进入月球轨道是完成月球探测的一个重要前提，这需要把探测器精准地送入地月转移轨道。当然，最关键的是月球捕获和动力下降控制，在月球采样返回任务中，还要完成月面起飞、月球轨道交会对接和月地转移等更为复杂的控制。这给飞控中心的轨道计算和轨道控制人员带来了很大的挑战，不仅要完成高精度的轨道确定工作，还要设计出最省燃料、最为安全的轨道，为确保发生故障情况下仍能够完成飞控任务，在准备正常控制方案的同时，飞控中心还要准备多种预案，确保在紧急情况下能够完成轨道重构和应急控制。

《月背征途》的第1章，对从“嫦娥一号”到“嫦娥三号”的飞控任务进行了简要回顾。从2007年的“嫦娥一号”，到2010年的“嫦娥二号”，飞控中心控制卫星绕月飞行720天、8489圈，获取了2800余圈高清月球表面图像，为后续月面着陆做好了准备。2013年的“嫦娥三号”是我国首次在月球表面实现软着陆，着陆器采用了最新研制的7500牛变推力发动机，一次制动就能够进入环月轨道，这给飞行控制带来了更大的难度和风险。月面遥操作也给飞控中心带来了很大的挑战。当然，由于月面复杂环境的影响，“玉兔一号”在月面只行走了114.8米，这给飞控人员留下了很大的遗憾，然而，他们没有放弃努力，一直在寻找下一次机会。

月球车驾驶员是飞控中心一个很特别的飞控岗位，本书通过长达一年多的跟踪，收集了大量他们在学习、训练和实际操作月球车中的经历和体会，力图通过他们的视角向读者展现月面驾驶这一特殊任务和完成这一任务所需的特殊技能。我们用“月面开车：驾驶员的修炼”一章，对月球车的构成、遥操作中主要技术的基本原理和月面科学探测的基本方法进行了介绍，同时对飞控中心的软件系统是如何设计研制并运行的向大家做了一个简要说明。

当然，本书的重头戏还是人类探测器首次在月球背面软着陆。2019年1月3日“嫦娥四号”代表全人类来到了月球背面。本书对月球中继卫星的发射过程和惊心动魄的72小时月球背面着陆进行了全面回顾。月球中继星是实现月球背面软着陆的关键，在2018年5月21日发射后，飞控中心历时25天，用5次精确的轨道控制将中继星捕获在Halo轨道上，为月球背面数据通信创造了条件。月球背面的可选着陆区域很多，为什么选择冯·卡门撞击坑？主备两个着陆区怎么使用？如何在中继星的支持下实现月面软着陆？书中都会给出答案。

最精彩的部分应该是第5章“月背征途：‘玉兔二号’驾驶日记”了，这一章以飞控中心月球车驾驶员的视角，使用大量拍摄的月球表面的真实图像（很多是首次发表），记录了“玉兔二号”从2019年初开始的第1个月昼到第23个月昼，在月面生存659天、行走565.9米所经历的事件和科学探测获得的惊人发现。这里面有突破“玉兔一号”的行走记录、探测月球表面神秘石块、发现神秘胶状物、成为人类在月球上工作最久的月球车等精彩而有趣的故事。

最后，我们也对中国航天未来将实施的月球永久阴影区探测任务和小行星采样返回等深空探测任务进行了展望。

“玉兔二号”至今仍然在月球背面正常工作，在驾驶员的精心呵护下，不断前行，每个月都给我们带来新的发现和惊喜，它走出的每一步、拍摄的每一张照片、获取的每一个数据都是在创造人类征服太空的奇迹，我们的驾驶员们一定会用不懈的努力，让这史诗般的月背征途走得更加精彩！

北京航天飞行控制中心主任　李剑