发布活动现场
中国科学院国家空间科学中心“嫦娥四号”任务有效载荷总体团队在王赤院士的带领下，在我国深空探测领域开展协同攻关，让嫦娥四号搭载更多的“探索者”（科学载荷）踏上月背探险之旅，铸就了“探索者”的“千里眼”“顺风耳”，搭载了中国探月之旅的首批“国际乘客”，首次揭开了月球背面的神秘面纱，有力支撑了科学原创成果的产出。他们用实际行动诠释了“追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢”的探月精神，为人类命运共同体贡献了中国智慧和中国方案。
下面 ，让我们走进他们的故事。
“嫦娥四号“任务有效载荷分系统总体团队在中国科学院第三届“科苑名匠”发布活动上的团队演讲视频
为揭开月球秘境“保驾护航”
——“嫦娥四号“任务有效载荷分系统总体团队
什么是有效载荷？
大家好，我是“嫦娥四号”任务有效载荷总体团队徐海涛。如果我们把航天器想象成一辆去月球探险的车，那有效载荷就是车上的“探索者”，它们乘坐航天器，要去月球开展科学探测。
我们有效载荷总体团队，就负责管理这些 “探索者”，让他们坐在适合的位置上，顺利到达月球，在统一的大脑指挥下开展科学研究。
在嫦娥四号上，一共有负责“观景”、“探物”、“听声”的9套科学载荷，也就是说有9位探索者，它们是嫦娥四号探测器的“耳朵”和“眼睛”，帮助探测器在月球探索。
带着这些“探索者”去月球探险，听起来很酷，但在研发过程中，我们也面临很多挑战。
挑战一：让更多“探索者”踏上月背探险之旅
大家知道，所有重大的航天活动，无论是探月还是探火，都有一个特点，那就是贵。每发射一个探测器，国家都要投入数以亿计经费。那我们当然希望，每个探测器上坐的“探索者”越多越好，这样就能收集更丰富的科学数据，说通俗点，就是发射一次的性价比更高。
那么，怎么让更多探索者，坐上嫦娥四号呢？简单来说，就是要乘客减肥，减少各自的重量和体积。因此，我们做的第一件事，就是改变原来的分布式系统架构，采取集中式系统架构。什么意思呢？刚刚我们讲到，嫦娥四号上有9个探索者，如果他们每个人都带着一个指挥中心，在探索时进行配电、指令控制和数据处理，那就需要占用更多的重量和体积，这就是分布式系统。而集中式系统，就是让他们都由同一个指挥中心控制，共享一些公共资源，可以大大减少重量和体积。
通过两代研制团队的努力，从嫦娥一号到四号，单个“探索者”的重量从17.5kg降低到了5.4kg，比原来的1/3还轻，而节省出来的空间和重量，我们就可以搭载更多“探索者”了。
挑战二：如何铸就“千里眼”、“顺风耳”
搭载在嫦娥四号上的9位“探索者”，都有一个共同点——特别灵敏，也就是说耳朵特别尖，眼睛特别利。但这也产生了一个问题，一旦有噪音，它们的工作就会受到很大干扰。
比如，负责“听声”的低频射电频谱仪，可以接收太阳和宇宙空间来的极微弱的电场信号，但它需要周围电磁环境非常干净才行。在月球背面，月球本体阻挡了来自地球的干扰，电磁环境非常好，但是嫦娥四号的着陆器本身就携带了一套大型电子系统，不可避免地会产生嘈杂的噪声，而且这个噪声比我们想探测的外来电场还大。想在这种嘈杂的环境中，听见宇宙空间非常微弱的声音，无异于大海捞针。
怎么剔除噪声的干扰呢？
首先，我们肯定不可能关闭着陆器，来消灭这个噪声。但是通过多次的地面试验和仿真分析，我们不仅摸清楚了噪声的规律，还找到了一种让噪声最小的运行状态。
其次，我们还尝试在不同距离，布置不同类型的天线，探测本体噪声和外来电场之间的区别。这样一来，就算本体噪声比宇宙空间来的电场信号强很多倍，仪器也能听得出来。
虽然我们在地面做了无数次试验，但还是不放心，所以嫦娥四号在着陆当天，趁低频天线展开前，我们又开机探查了一下，看看在月背真实环境下，本体噪声的规律到底什么样。
在我们的努力下，灵敏的科学仪器，更好地发挥了作用，成为真正的“千里眼”和“顺风耳”。
挑战三： 中国探月之旅的首批“国际乘客”
大家好，我是张珅毅，来自“嫦娥四号”任务有效载荷总体团队，是国际合作载荷“月表中子与辐射剂量探测仪”的中方首席专家。刚刚我的同事介绍了嫦娥四号有9个科学载荷，这其中有3个是国际合作项目。
2015年，嫦娥四号任务工程总体向全球多个国家发布了合作意向书，通过筛选和谈判，最终在2017年，从9个国家近20个申请中，确定了3套国际合作有效载荷。探月工程的首次国际合作意义重大，德国媒体曾用 ChangE Vs Change（“嫦娥”与改变）评价这次合作。
嫦娥四号的发射窗口定在2018年12月，也就是说，只有13个月的时间，要完成所有的国际合作科学载荷的设计、研制、试验和对接。
时间紧、任务重，根据发射日程，我们很快制定了周密的研制计划节点。而德方科学家以他们自身的经验判断“中方不可能在2018年发射”，依旧按照自己的习惯开展工作，并私下跟我说“13个月完成这样一个项目是不可能的，正常情况下至少需要2年”。我们再次阐明了任务的紧迫性，对外方研制的计划进行了逐月逐日的优化安排。以中方为主并参考了欧洲空间局（ESA）的研制规范，我们制定了一整套《国际载荷管理办法》，取得共识后，欧方严格按照管理办法完成了产品设计、生产、试验和交付，为后续的国际合作积累了宝贵的经验。
当然，国际合作过程也充满了坎坷，每一个问题的改动、调整都要面面俱到。因为合作协议是双方国家元首签署的，有时为了快速解决一个技术问题甚至要惊动对方的外交官。
在中外双方共同的努力下，国际载荷的研制终于按时高质量完成了。发射前夕，我们邀请了外方团队在发射场近距离参观嫦娥四号的发射。德方负责人说，这是他第一次这样近距离地观看火箭发射，尤其是当看到火箭箭体上自己国家的LOGO时，尊重和骄傲之情溢于言表。事后在接受专访时，他说“和中国的合作棒极了，我们非常幸运”“我期待能与中方在后续项目里继续合作。
图: 邀请外方团队去发射场
国际合作充满了挑战，互相之间取长补短、共享科学数据，更是为未来在月球和深空探测领域的进一步合作，奠定了非常好的基础。
亮点成果
大家好，我是耿浩，来自“嫦娥四号”任务有效载荷总体团队。嫦娥四号在中国航天史上写下“人类首次”，也揭开了月球背面的神秘面纱。抵达月球背面的乘客们都做了什么？又获取了哪些科学数据呢？
工程方面，有效载荷全部单机在轨延寿运行稳定可靠，获取的探测数据有力支撑了嫦娥四号科学产出，核心科学团队在国内外顶级期刊发表论文140余篇，获得了大量原创性成果，产生了重大学术影响。
同时我们载荷总体团队从事行星科学和空间物理方面的科学家通过分析在轨数据，也取得了多项亮点科学成果。
刘洋研究员团队识别出了年龄在1个百万年以内的碳质球粒外来陨石，进一步分析表明，这个“天外来客”很可能来自相对富含水份的碳质小行星。这一重要发现为我国已经立项的嫦娥七号科学探测任务之一的月球南极水冰探测月球水的来源研究提供了新的证据。
张珅毅研究员联合德国基尔大学发现月面的辐射量是地面的200-300倍，建立了月球表面辐射防护的数据基础。
中性原子探测仪中方PI张爱兵研究员揭示了月表1米尺度条件下中性原子的参数特点，为开展太阳风与月表的微观相互作用研究提供了非常重要的输入。
团队中非常年轻的谢良海副研究员次发现月面磁异常，揭示了微磁层的形成条件和内部结构，为进一步论证和实施微磁层探测计划提供了依据。
2年多的产品研制和3年多的在轨科学探索，也极大提升了团队的战队力和创新能力，通过嫦娥四号任务的锤炼，先后有2人获国家科技进步特等奖，1人获国防科技进步特等奖、10人获探月工程嫦娥四号任务突出贡献奖，同时也涌现了一批青年骨干人才，为我国空间科学探测领域夯实了人才队伍基础。
彩蛋：嫦娥四号有效载荷团队里的“小浪漫”
在嫦娥四号研制过程中，我们不仅有科学技术成果，还意外地收获了一段浪漫的故事。团队中的两名青年骨干，通过嫦娥四号任务相识相知，最终走到了一起，喜结连理，组建家庭，对于整个研制团队来说也是令人欣慰的“成果”。
未来，我们希望保持开拓创新、协同攻坚的精神，在中国的航天事业中承担更多责任，身为“国家队”“国家人”，心系“国家事”，肩扛“国家责”，实现高水平科技自立自强是中科院人矢志不渝的方向。
追逐梦想协同攻坚 勇于探索“月球秘境”
【科学寄语】
“嫦娥四号”成功实现人类航天器首次月背软着陆与巡视探测，与月背开展了一次零距离的亲密接触，揭开了月背的神秘面纱，创造了人类探月新的历史。
一路走来，几多艰辛。我们始终怀抱着九天揽月的梦想，追寻着钱学森、赵九章等老一辈科学家的探索脚步，攻克了“看得清、听得灵、探得深、测得准”等众多关键核心技术，构建了不同国家、不同单位、不同文化间同频共振的合作范式，诠释了“伟大事业都始于梦想、基于创新、成于实干”的精辟论断。
人类探索宇宙的脚步从未停息。展望未来，我们要勇于攀登科技的珠穆朗玛峰；做“十年磨一剑”的科学家，做“咬定青山不放松”的“大国工匠”，一步一个脚印砥砺前行，迈向更深更远的星辰大海！
——王赤院士
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