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上一版3  4下一版 2012年8月7日 星期 放大 缩小 默认
北京航天飞行控制中心科技创新团队:
把“中国精度”刻上太空
本报记者 姜天骄 通讯员 谢波 姜宁

6月24日,我国首次由航天员控制神舟九号飞船与天宫一号成功实施交会对接。11次轨道控制,为交会对接铺设了精准轨道;打造了具有自主知识产权的航天飞控平台,实现了对天宫、神舟等多目标协同控制;突破了轨道重构技术,确保在异常情况下也能顺利实现交会对接……成功的背后是一支富有生命力的科技创新团队——北京航天飞行控制中心。他们艰苦的努力再一次刷新了航天飞控领域的“中国精度”。

勇挑重担

提到这次任务的难度,北京航天飞行控制中心主任陈宏敏一连用了四个“最”,“最大挑战是天地协同控制,最大难题是异常情况下的应急处置,最核心的问题是飞行控制精度,最关键的工作是确保航天员绝对安全。尤其是航天员要手控飞船在太空中与目标飞行器精准对接,在我国航天发展史上前所未有。”

火箭托举神舟九号飞船升空约9分钟后,北京中心就接手了飞船的控制。从船箭分离到飞船入轨,从飞船远距离导引控制到与天宫一号实施自动交会对接,从航天员手控交会对接到飞船安全返回着陆场,遍布国内外的10余个测站,分布在太平洋上的3艘测量船,都要由这里指挥调度,所有对神舟九号飞船和天宫一号发送的指令都从这里发出,所有数据都在这里汇聚。

世界航天史上,载人交会对接成功率是65%,而我们的目标是一次成功,次次成功。为了实现这一目标,在短短7个月的时间里,北京中心制定了各类方案、预案700多项,进行了400多次内外部联调联试,精心编写了500多万字的各种总体技术实施方案,完善升级了近500余万行源程序的飞行控制软件系统。

针对载人交会对接任务轨道控制频繁、精度要求高的挑战,轨道专家李革非和同事们优化了轨道控制策略、突破了精确轨道控制技术,实现了控制精度百米量级到十米量级的飞跃;

针对两次对接实施过程复杂,技术状态变化大,天地协同要求高的特点,副总工程师李剑带领团队提出飞控系统自动规划与辅助决策的理念,带头开发了飞控协同工作程序自动生成模式,实现了飞控计划运行的全自动;

针对载人交会对接任务多型号、多目标和各层次人员的需求,总工程师童斌带领团队打造了成为一种以测控应用软件为核心的全新类型任务平台,为飞行器铺设了一条安全、畅通、高效的信息高速公路……

精益求精

轨道室主任谢剑锋说,“要准确控制两个以每秒7.8公里速度高速飞行的飞行器,就好比在太空中打两个移动靶,精度至关重要。”

早在任务前,他就跟同事一起对远距离导引段控制策略进行反复推演,研究出在不同控制目标模式下的状态规划和优化设计算法,突破了远距离导引最优控制策略及轨道重构技术。这一技术大大提高了控制精度,提高了航天员和飞行控制的安全性和可靠性。

为了让地面更好地了解航天员手控对接的情况,中心依据航天器舱内仪表控制面板显示页面,巧妙设计了航天员同步监显软件,实现了“航天员能看到什么,我们也看到什么”的设想,就好像地面有一双“眼睛”,为手控对接成功提供“双保险”。

“打造软件航母”是软件室主任孙军的追求,作为“船长”,他带领研发的新型软件系统能够及时监测到像暗礁一样潜伏的隐患,大大提高了故障监控的效率,为载人交会对接搭建了可靠稳定的软件平台。

轨道室轨道组组长张宇带领同事们痴迷在数字海洋中,不分白天黑夜,从数学模型的构建到软件代码的编写,每一项工作都追求精益求精,他们突破了基于星间测量数据的多目标定轨技术,确保了在地面无法跟踪的盲区内也能紧紧“咬”住飞行器,保证航天员绝对安全。

飞控大厅前方的大屏幕是广大观众最为熟悉的设施,无论是火箭发射升空,飞行器遨游太空,还是航天员穿舱和手控对接,在这里都能够被生动、直观地显示出来。载人交会对接任务展示对象多、测控数据复杂、飞控实施频繁等特点,对可视化系统提出了新的更高的要求,北京中心三维显示团队对可视化系统进行了升级改造,不但采用多种数据处理技术,提高了数据使用的安全性、可靠性,还细化了三维可视化模型,增强了场景渲染效果,确保以精美流畅的画面,实时展现复杂飞控过程。

执著坚守

创新需要激情和灵感,更需要执著的坚守。

任务期间恰逢中国的传统节日端午节。“航天员在天上过节,我们在地面过节。端午节能和航天员一起度过非常难忘!”担任主岗的费江涛笑着说。不能与家人一起过节,在飞控人生活中已是一种常态,他们已经记不清有多少个假日没能陪家人一起过了。

这样的遗憾同样发生在指控室时统专家梁玉秋的身上,“要想航天员顺利实现手控对接,飞控要求比以往高得多。”因此,地面飞控人员们的工作也比以往更加繁重。梁玉秋已经记不得这是第几个假期没休息了。“去年‘十一’正值天宫一号任务,前年‘十一’发射嫦娥二号,再往前是神七……”数也数不过来,为了备战任务,孩子生病卧床近三个月,她没有请过一天假。梁玉秋的父母已经88岁,她从来没有休过一个完整的假期去照顾老人。

任务结束的那个晚上,伴着贺电、亲朋好友的祝福,北京中心科技创新团队又起航了,航天城飞控大楼灯火通明,他们依旧像往常一样加班攻关,因为嫦娥三号任务备战已经启动……

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