本次嫦娥五号发射是中国探月工程第六次任务，计划实现月面自动采样返回，助力深化月球成因和演化历史等科学研究，是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一。所的科研人员从年开始预研，年项目正式立项到年11月24日发射成功，期间经历了12年的时间。在这12年中该所科研人员作出了不少重要的工作。早在年发射的嫦娥五号实验星上就有不少他们的“心血”。虽然部分产品在此次嫦娥五号奔月“挖矿”任务中没有使用，但是这其中不少产品通过试验星的验证后，为本次任务做出了重要的贡献。
返回舱单向泄压阀为试验器保驾护航
据了解，年发射的嫦娥五号试验星主要由服务舱和返回舱组成。当时的返回舱完全是新研产品，肩负着试验再入返回的关键任务。由于再入阶段热防护需求和返回器结构质量的限制，返回器很难按照密封条件进行设计，须在返回器中需要设置单向泄压阀，一来保证在发射段返回舱内外压差在合理范围内，二来确保在再入返回段确保返回舱能密封防热。因此这个艰巨的任务就交给了所载人机电研究室，该科室的研究人员在接到任务后，迅速成立研制组，面对严格的技术指标和严苛进度的要求，沉着冷静应对，做出了扎实的设计工作，为圆满完成研制任务打下了坚实的基础。
由于返回舱单向泄压阀在整个飞行任务中全程动态工作，研制难点多。研制团队针对难点，通过艰苦攻关一一攻克了阀门开口与泄压能力、弹性元件设计与泄压能力、流导气道与泄压能力、防强振动式紧密密封技术等综合交叉技术难点，为单向泄压阀任务的研制成功之路扫清了障碍。
嫦娥五号试验星返回舱单向泄压阀在当时是我国首次运用单气道情况下纯弹性元件自主动态控制的泄压机构作为舱体压力控制装置进行飞行试验，为我国航天器舱体压控的研制积累了大量单向性泄压性能试验的原始数据和多种不同方向论证的宝贵设计经验，巩固了所国内航天器压力控制研究第一流研究机构的地位。
星用电源模块保障实验星正常运转
在嫦娥五号试验星中，所二次电源事业部具体承担卫星服务平台供配电总体电路分系统、供配电分系统和数传分系统DC-DC模块（直流-直流模块）的研制工作，涉及5种规格16块DC-DC模块。当时研制的DC-DC模块在继承嫦娥一号、二号卫星技术要求的基础上，针对嫦娥五号试验星的任务特点，做出了相应的调整，而且卫星总体要求直接投产正样产品，时间节点紧，要求高。研制团队紧抓关键技术和工艺，不仅使产品完全满足了设计要求，而且取得了多项技术进步。
二次电源作为通用单机产品，研制任务往往是多型号交叉并行，在当时加班加点就成为家常便饭。研制人员把确保国家重大科研任务放在首要位置，严把设计和工艺关，按时完成了研制任务，并且使每一件产品都成了经得起飞行检验的航天精品，也正式通过试验星的验证，从而为后期的工作打下了良好的基础。本次嫦娥五号正式飞赴月球“挖矿”的任务中，所为嫦娥五号卫星探测器着陆器和上升器功率调节和配电单元提供了3种类型/12个模块的DC-DC模块正样产品，分别为着陆器和上升器PCDU供电。
重力开关保证返回器被快速搜救
我国在飞船返回的落点上一直控制得很好，误差一般不超过几公里。但是万一出了问题，后果就不堪设想。为了万无一失，当年在嫦娥五号试验星上使用了所研制的重力开关，在紧急情况下，可以告知飞船落地后返回舱在什么地方。
重力开关属于嫦娥五号试验星返回舱测控与通信子系统单机产品。该产品承担着两大主要功能，一是在返回器返回过程中发射回收信标信号；二是在返回器落地后，发射回收信标信号和国际救援信号，用于返回后的快速搜救。
当时，重力开关在探月任务中属于首次应用，其切换策略和敏感轴方向设计的正确性，是关系整个产品功能实现与否的关键，这些需要在地面研制过程中进行充分的试验验证。所空间微重力测量技术研究室承担此项目后，组建了以主管设计师、电路设计师和结构设计为主体，包括产品保证师、工艺师以及试验人员参与配合的专业研制队伍。
历经两年艰苦攻关，所空间微重力测量技术研究室的科研人员先后完成了工程样机、初样电性件、初样鉴定件以及正样产品的研制，年底正样件顺利交付。
服务舱照明设备创国内多个第一
当年嫦娥五号试验星再入返回过程中，服务器与返回舱需要脱离，该过程在地球阴影区进行，此时摄像机由于没有环境光，地面无法实时观测分离进程，必须在地球阴影区为摄像机配置拍摄分离过程的照明设备。实验星总体单位在任务论证过程中发现该问题后，所快速反应并积极配合论证，最终争取到服务舱照明设备研制任务。
研制组成员为了高效高质的完成攻关任务，主动放弃节假日休息，加班加点。主管设计师杨军在产品外协测试试验期间，频繁出差，有时1个多月都不在家，家中刚满周岁的孩子见他出差回来，经常半天也认不出来自己的爸爸，要经过妈妈和其他人的提醒和引导才敢小心的尝试和面前这位有点陌生的人接触，而类似的情节在产品研制过程中还有很多。
嫦娥五号飞行试验器服务舱照明设备的研制在当时是我国深空探测飞行试验首次采用大功率固态照明系统作为光源支持，首次采用金属CPC光学系统进行飞行试验，为该所之后在轨长寿命、高可靠的固态照明设备研制积累了宝贵的经验，也将所的照明设备研制水平提高到新的层次。
除了嫦娥五号上的众多产品之外，所为我国的航天事业贡献了不少关键的产品。其中非常值得一说的要数离子电推进系统。今年4月30日，由该所研制的新一代离子电推进产品——LIPS-离子推力器在实践二十号卫星上成功实现在轨验证，标志着我国电推进产品和应用技术步入国际先进行列。而此前该种技术一直被美俄等航天强国所垄断。
40年坚守电推进技术达到国际先进水平
所是国内最早开展电推进技术研究的单位，早在年就开始研制离子电推力系统，到了年研制了80毫米汞离子电推进，该成果于年获得了国家科技进步一等奖，在当时达到了国际领先水平，产品水平不弱于从上世纪50年代就开始从事此方面研究的美国。可这反而成了离子电推进系统由盛转衰的时候。由于当时科学技术的制约，以及美国也没有开始应用，国家相关部门决定不再从事离子电推进系统的研究。而这一放就是十年。
所所长王小军说，直到年，美国的SPI卫星上首次应用了离子电推进系统，在世界航天界引起轰动。年国家相关部门开始对离子电推进器进行二次研究。这时的所立刻投入到了研究之中，年至年为实践九号卫星研制了毫米离子电推进子系统，该卫星已经于当年10月发射并实现首次空间飞行试验（美国做到这一点用了8年时间，而所只花了5年）。年12月27日发射的实践二十号卫星上更是运用了离子电推进系统由4台LIPS-离子推力器，用于完成卫星定点后全寿命期间的位置保持任务。所从年年初起承担该任务，只用了1年的时间，完成了飞行产品的研制攻关和AIT阶段的测试工作。并且系统中所用的大发射电流空心阴极，环尖场放电室技术、精密栅极组件设计和制造技术，高电压、大功率电源处理单元技术等多项技术均属所自主知识产权，打破了国际上对这些技术的垄断。
“LIPS-在实践二十号上的应用，它的意义是划时代的，标志着我国航天器飞行动力达到了世界一流水平。这也是我国在建设航天大国、航天强国过程中，一项新的技术突破得到了应用。对于地处兰州的所来说，更多的体现了我们在国家科技创新，建设航天强国的征途中的使命担当和作出的贡献，我们因此感到自豪。”王小军说。目前所是国内唯一同时掌握离子、霍尔等多类型空间电推进产品研制能力的单位。
用电取代化学燃料实现经济利益的翻番
传统的火箭是通过尾部喷出高速的气体实现向前推进的。离子推进器也是采用同样的喷气式原理，但是它并不是采用燃料燃烧而排出炽热的气体，它所喷出的是一束带电粒子或是离子。它所提供的推动力或许相对较弱，但关键的是这种离子推进器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要离子推进器能够长期保持性能稳定，它最终将能够把太空飞船加速到更高的速度。
所党委书记王润福说，离子电推进技术除了定位精准之外，而且可以大大减少卫星和探测器上的化学燃料的携带量，节省下来大量空间携带更多的仪器，为国家带来更大的经济利益。“我给你举个例子，比如东方红4号卫星平台上有两个升的化学储剂箱，这里面的燃料主要是卫星用来变轨的。而用了离子电推进之后可以节省燃料80%以上，同时，卫星的自身重量也大大降低，现在一颗通讯卫星大概重量是4.8吨，用了这种技术自身重量就减为了1.8吨。那么空出来的空间就可以把它利用起来，比如现在星上只有56台转发器，节省下来的空间我们就可以把它增加到台，一个转发器产生的价值大约是万美元。也就是说以后一颗用离子电推进系统的卫星，上面的科学仪器是现在的两倍。”
未来深空探测离子电推进系统是必选项
也许有人会问，我国多少年来火箭和卫星一直动用化学燃料推进，改成离子电推进有必要吗？王小军告诉记者，这不但完全有必要，而且我国的航天器要想在未来的太空有一席之地，在卫星上运用离子电推力器是势在必行的。
进入21世纪后，考察一个国家的航天航空能力不仅仅是能否探月、是否有空间站，而是能否开展对火星以远深空探测应用。王润福告诉记者，要想搞好深空探测，离子电推进系统是必选项。我国深空探测长远发展规划中包括了采样返回、木星探测和库伯带小行星探测任务。在现有运载条件下依靠化学能火箭，完成这些深空探测任务几乎是不可能的。首先，深空探测距离很长，因此如果用化学染料，火箭和卫星上大部份的位置将会被燃料所占据，那么相应的科学探测仪器将会减少很多，而且化学燃料成本也非常高。而在使用离子电推进系统之后，因为它的比冲是化学燃料的10倍，且需要的工作介质少，因此它能在太空无重力状态下连续工作几年时间。NASA计算过运用离子电推力的探测器到达土星的飞行时间只需要3年，而传统航天器则要花费7年的时间。少带了燃料就可以多带科学仪器，从而避免了后期再运送仪器或燃料等产生的花费。此外，离子电推进技术已成为高轨通信卫星的主流推进技术，国际上已将是否采用电推进系统作为衡量大容量、长寿命、低成本通信卫星平台先进性的重要标志。为提升我国通信卫星技术水平，增强国际竞争力，东方红五号卫星公用平台和全电推平台（DFH-4SP）等新型GEO卫星平台均确定采用电推进系统承担在轨姿控和轨道转移等任务。实践二十号卫星作为DFH-5平台的首发试验星，采用的就是所研制的LIPS-离子电推进产品。该产品正是瞄准我国新一代卫星平台应用需求研发的一款大功率、高性能、长寿命、多模式电推进产品。
兰州日报社全媒体记者孙理