新一代 的“牧星人” 將輝煌寫在太空
??中國西安衛星測控中心建功航天事業紀事
當一枚枚長征火箭,托舉著衛星從發射場起飛的時候,多少顆心為這無比壯觀的場面激動不已。
然而,對于航天工程來說,這輝煌的瞬間,僅僅是又一個新的關于人類與太空的故事的“序幕”。更多的情節,將由隱身在航天發射幕后的西安衛星測控中心來繼續演繹。
?。矗澳陙恚靼残l星測控中心廣大科技工作者用忠誠與智慧,在太空創造了數以百計的“牧星傳奇”。
太空搶險,顯英雄本色
去年10月的一個夜晚,我國一顆在軌運行的衛星突然發生嚴重故障,衛星姿態失控,在太空翻滾,并與地面基本失去聯系。
險情就是命令。中心立即組織專家進行搶救。面對在太空中翻滾的衛星,第一步就是要確定其姿態。在正常情況下,確定衛星姿態并不難。然而,由于衛星發生故障后,往常用來確定衛星姿態的方案和技術手段已不能使用。他們另辟蹊徑,提出了一種全新的定姿辦法,利用斷斷續續獲得的零星數據,在極其困難的條件下,終于確定了失控衛星的姿態。
衛星的姿態確定了,接下來就要掌握衛星姿態的變化規律,以尋找出最佳的搶救時機。衛星姿態的變化,受到空間磁場、高空大氣、重力梯度等許多不可預測因素的影響,在國際航天領域里,這是一個令許多專家犯怵的技術難題。對中國專家來說,掌握失控衛星姿態的變化規律,也是以前從未做過的工作。
在那些日子里,專家們創造性地提出了一種可以利用數據進行不斷修正的姿態預測方案。經過一次次仿真模擬,一次次的技術驗證,一次次方案完善,終于準確預測出12月上旬某天是最佳的搶救時機。錯過這個戰機,衛星就可能永久地失控,成為太空垃圾。
然而,即使是這個最佳搶救時機,每次可供利用的控制窗口也只有短短的10秒。但按傳統方式實施搶救,發送指令和數據的時間至少需要30秒。新的困難又擺在了專家們面前。
怎么辦?又是幾個晝夜的攻關。最終通過調整指令結構、創新判別方式、改進程序設計等途徑,把遙控發令時間成功縮短到了8秒以內。隨著一條條指令的發送、一塊塊數據的注入,失控69天的衛星,終于起死回生,恢復了正常運行。
這并不是中心第一次搶險。如果把鏡頭拉回20多年前,那次驚心動魄的太空險情,使世界對西安衛星測控中心刮目相看。
?。保梗福衬辏痹绿K聯發射的“宇宙?1402號”核動力偵察衛星失控將隕落地面。消息傳出世界震驚。這顆核動力衛星由于受到原子反應堆的強烈轟擊已具有放射性并且極可能帶有剩余核燃料如果墜入地球人口居住區將造成災難性核污染。世界各國紛紛呼吁有跟蹤攔截能力的國家及時預報這顆衛星的隕落時間和區域。
西安衛星測控中心受命緊急出擊。預報落點,必須要掌握衛星的運行軌道。而這顆衛星已失控脫離了原先的運行軌道。因此迫在眉睫的是首先要“捕獲”這顆衛星。然而“捕獲”談何容易。因為這是顆偵察衛星蘇方不公布軌道參數等有關資料星上也沒有可跟蹤的信標。茫茫太空何處尋覓?中心下令地面衛星觀測網和大型雷達系統全部開通,24小時不間斷地搜索太空,終于發現了目標據此計算出了衛星的初軌,開始進行有目標的跟蹤。1月22日,中心作出預報這顆衛星的主體部分將于24日6時30分墜落于印度洋海域。中國的準確預報,展示了中國航天測控的能力,受到了世界好評。
科技創新,走特色之路
航天測控是航天工程的重要組成部分。它通過測控網,對航天器進行跟蹤、測量和控制。美國、俄羅斯、歐盟都是在全球布網,對航天器進行全時段測控。而我國由于受諸多條件限制,測控網覆蓋率還不到這些國家的1/5。
不在同一起跑線上的競爭,并還要想超越,那是何等艱難!中心主任董德義告訴記者:“這次衛星搶救難度非常大,如果在10年前,即使想到了現在的搶救思路,當時也不具備把思路變成現實的技術條件?!?/P>
?。保澳陙恚麄兠闇式ㄔO世界一流航天測控中心的目標,緊盯世界航天科技發展前沿,用科技創新不斷實現測控技術新的躍升。
他們在國內首創設計了以航天器控制語言為核心的中心遙控模式,實現了衛星控制由測站遙控指令鏈模式到中心遙控作業工作模式的跨越,滿足了對航天器高效、規范、靈活、準確的上行控制要求,提高了我國測控網的多星測控能力。這種遙控模式,可以將指令發送間隔由1秒縮短到0.3秒,為實施衛星搶救提供了技術基礎。
他們創新地提出測控資源最優分配策略與算法,建成了國內第一個測控網多任務管理中心,實現了測控資源的統一分配和測控設備的遠程監控,測控設備切換時間從原來40分鐘縮短到5分鐘,測控網使用效率提高了1倍以上,為衛星搶救工作提供了有力的平臺。
在已有的技術基礎上,他們充分利用當前研究成果,對中心的體系結構進行了調整、擴充及改造,新研制了6大類數百萬行測控軟件,具備同時支持三個發射場發射的衛星早期測控任務的能力,滿足40顆以上在軌衛星的長期管理需求。
他們獨立研發的精密定軌系統,融合了國際先進的大氣密度模型,能綜合應用各類測量數據,將定軌精度提高到米級。
他們自主研發的超同步轉移軌道衛星四次變軌技術、同步衛星雙星共位技術和高精度位置保持技術,有效節省了衛星燃料、延長了衛星壽命,使軌道控制精度由數百米提高到幾十米。
他們改進了用于確定自旋衛星姿態的算法,將轉移軌道段姿態確定的時間由1小時縮短到30分鐘,將同步軌道段定姿精度提高到0.03度以內,使定姿精度達到國際先進水平,大大提高了氣象衛星和探測衛星的應用效能。
他們研發完成的月球探測奔月航天器精密軌道計算系統,受到了航天界專家的充分肯定,確認中心已具備深空繞月精密軌道計算能力,為我國“嫦娥工程”軌道計算奠定了技術基礎。
人才為本,鑄航天偉業
中心創造的航天測控奇跡,離不開一代代“牧星人”。對此,中心黨委書記張勝勤深有體會。他說:“科研打勝仗,人才是基礎。”
上世紀60年代末期,在祖國的召喚下,一群肩負國家使命的熱血才俊,在艱難困苦的條件下,開創中國航天測控事業。經過幾代人不懈努力,到上世紀末期,我國已具備對運行在近地軌道、太陽同步軌道、地球同步軌道等多類航天器的測控能力,為中國航天測控技術的進一步發展奠定了堅實的基礎。
為了把航天測控事業不斷推向前進,近年來,中心黨委以實施人才戰略工程為牽引,把科技人才建設作為戰略問題來對待,擺到戰略位置來運籌,采取戰略措施來落實,努力造就新一代高素質的“人才方陣”,特別是通過“領軍人才”的培養,實現了高層次科技人才的新老更替。
?。保梗梗蹦戤厴I于北京航空航天大學的余培軍,是中心技術部的副總工程師,已參加了30多次衛星和飛船的測控任務,取得了10多項高等級科研成果。今年2月,一顆在軌運行的衛星發生故障,與地面基本失去聯系。余培軍通過對衛星信號消失前的散亂數據進行分析,準確判斷出衛星發生故障時的運行姿態,并對故障衛星來電時會出現的數十種狀態制定了不同預案,為搶救衛星建立了可靠的基礎。
軟件室高級工程師李恒年今年剛過40,是新世紀“百千萬人才工程”的國家級人選。在執行神舟五號載人飛行任務前,他對神舟一號到神舟四號的實際測量數據,進行了復雜的分析建模,創造性地提出了返回艙氣象風修正落點預報方法,經過近百次的仿真測算,精益求精,不斷修正預報落點方案,成功地將飛船返回艙的預報落點,由10公里的精度提高到1公里以內。
1968年出生的軌道室副主任、研究員王家松,從2000年至今,甘于寂寞,默默研制和開發具有超前性的高精度軌道軟件計算系統。他結合國家“嫦娥工程”研發的具有自主知識產權的“環月軌道段精密定軌軟件”,采用國際先進的有關實測數據和標準軌道驗證,軟件定軌誤差達到了世界先進水平。
他們是新一代 “牧星人”的縮影。有了這支高素質的科技人才隊伍,我國航天測控事業將不斷向前,創造新的輝煌。