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北京航天飞行控制中心——太空接力 领航嫦娥

祁登峰

2013年12月11日08:09    来源:人民网-科技频道    手机看新闻

在北京航天飞行控制中心指控大厅的旁边,有一个不到30平米的小房间,一台台计算机高速运转。这里就是精密控制牵引嫦娥奔月赴约的地方——北京航天飞行控制中心轨道室的技术保障机房。目前,嫦娥三号已经在100公里的环月轨道上飞行4天,将于今晚进行15公里降轨控制。为了了解嫦娥轨道控制的秘密,记者带着一种景仰之情和好奇之心走进了这个神秘的殿堂,聆听他们太空接力领航嫦娥的故事。

精确定轨——太空接力第一棒

“精确定轨是我们一切工作的基础。通俗的说就是精准的计算出航天器在某一时刻的飞行路线,是椭圆轨道还是圆轨道或者其他形状。”该室主任谢剑锋给记者介绍说,“如果轨道确定出错,或者精度不高,后续一切工作都将会出现问题,就像飞机上天后找不到目标机场的位置和自己的飞行路线了,那它就不知道该往哪飞了,或者是该飞到A市它却飞到了相隔几百公里的B市去了。”

那么他们是如何做到精确定轨,不出差错的呢?谢主任带记者走到该组组长张宇的机位前,指着张宇正在操作的一套软件说:“我们有自主研发的高精度定轨软件,可以大幅度提高我们定轨的速度和精度。目前,它的精度最高可以达到10米量级,在世界范围内也是处于领先水平的。”

随后,张宇给记者演示了一下他们精确定轨的全过程。随着张宇手指噼里啪啦的在键盘上敲动,一个个计算进程像士兵似的先后被调动起来。从参数设置到数据处理,到初轨确定再到最后轨道选优,整个定轨过程入行云流水,一气呵成。

记者从描述定轨误差的曲线图上清楚地看到定轨误差很小,最大处也只有几十米。

张宇告诉记者说:“我们平时工作可不像今天演示这么轻松顺利,可能会碰到各种复杂的情况,譬如数据质量不高,空间环境剧烈波动等,都会影响定轨的速度和精度。”

“那么你们是如何解决这些问题从而不影响定轨精度的呢?”记者问张宇。

“一是靠平日成百上千次针对各种情况的演练和故障预案,二是靠历次任务积累的大量的经验和数据,这点是最重要的。”张宇介绍说,“通过经验数据的分析可以有效改进轨道方程,降低误差,提高精度。”

预报和控制——九天之上放风筝

坐在轨道室机房最里面的是控制组,据谢剑锋主任介绍,控制组的工作是实现太空接力领航嫦娥的关键。该组在任务中分为预报和控制两个岗位。

“我们的工作就是计算出每一秒钟嫦娥三号探测器在太空中的位置。就好比是一只飞在天空的风筝,轨道岗位告诉了我现在风筝的准确位置,我就能告诉你们后面每一刻风筝会往哪里飞”,预报岗位主岗颜华跟记者这样描述任务中他们的工作。

根据颜华的描述,记者了解到他们预报岗位的工作除了对飞行器的位置进行预报外,还要做测站预报、飞行器姿态预报以及星下点预报等。就像是人体的五脏六腑,每一个都必不可少,任何一个出现问题都会整个测控系统造成极大危害。

“拿测站预报来说,如果没有准确的测站预报,我们根本无法知道什么时间、哪个测站能捕捉到探测器的身影,那嫦娥“三姑娘”就会孤悬天外,自生自灭。”坐在颜华旁边负责做测站预报的陈永志跟记者介绍他的工作时形象的打了个比喻。

这个时候,大厅总调度洪亮的声音在机房响起:“根据中心计算结果显示,嫦娥三号探测器已进入平均高度100千米的环月轨道,嫦娥三号近月制动控制取得圆满成功!”

听到这个结果,坐在预报岗位旁边的负责轨道控制策略计算的刘勇长长舒了一口气。

所谓控制就是告诉飞行器姿态和速度怎么变化,变化多少,就像我们用一个线牵引着风筝,目的就是为了控制风筝在天上怎么飞,飞多高。可以说这是我们实现任务目标的关键。在此次探月任务中,刘勇和他的团队负责嫦娥三号任务所有控制参数和控制策略的计算,可以说是最关键的万钧重担都压在了他们肩上。不过从刘勇的脸上,记者看不到丝毫的紧张和担心。他告诉记者:“经历过多次大型任务的考验,我们的控制计算模型精度不断在提高,我们的临战经验也不断丰富,能够应付一切可能发生的问题。”

据了解,由于控制精准,原计划进行的嫦娥三号第三次中途修正被取消,而于12月6日下午17时53分进行的嫦娥三号近月制动控制也堪称完美。

“此次任务中,我们还要进行嫦娥三号落月控制及两期分离协同控制。这是我国第一次在地外天体实施软着陆,控制难度相当高,要确保着陆器和巡视器安全降落月面,控制时机和控置精度的要求都非常高,这对我们是一个非常大的考验!”

据悉,在嫦娥三号任务的数次备战演练中,刘勇和他的团队计算的落月控制参数相当精准,历次演练都取得了圆满成功。再过几天,真正的嫦娥落月大战即将拉开帷幕,记者从刘勇自信的眼神里看出,在他们精心的计算操控下,中国首次月面软着陆控制定会取得圆满成功!

计划生成——排兵布阵引路人

“你们控制虽然很关键,但是没有我们计划岗位的工作,你们也只能白忙活。”该室计划组组长周占永听到刘勇跟记者说自己的工作时,开玩笑说道。

看到记者疑惑和询问的目光,周占永也用风筝打了个比喻:“他们控制是告诉你要对风筝用多大力,用力拽多长时间,而我们就是拽着风筝的那条线,他们的力必须通过我们才能传递给风筝。”

记者走到机房中间计划组的机位前,看到计划岗主岗李斌正在紧张的生成着嫦娥三号近月制动控制后的各类计划。

李斌熟练地操作完程序后,对着调度报告:“各类计划生成完毕已发监显!”

记者询问李斌生成计划的作用时,李斌这样说道:“其实就跟我们平时制定日工作计划、周工作计划一样,只不过我们这是安排飞行器和测控站的工作计划,把我们想让他们做的事情以固定的格式表现出来!”

从李斌的描述中,记者了解到,所谓的计划就是要告诉探测器什么时候工作、什么时候休息,什么时间该做什么动作。“正常情况下,只有计划里排上的动作,探测器才会去干。”李斌说。

“那你们岂不是就像为太空接力排兵布阵一样,没有你们这些引路人排好的计划,探测器在太空就变成了一个瞎子和傻子,没啥用了?”记者笑问道。

“可以这么说吧!毕竟嫦娥三号不是智能人,它不知道自己的每一步使命和工作,更不知道如何做效能最佳,必须由我们来规划,由我们来控制才行。”计划岗位的数字排阵专家梁爽为记者做了一个更直观的解释。

这时,总调度一个检查计划的口令传来,梁爽跟记者歉意的一笑后又全身心的投入到了自己排兵布阵的工作中。

轨道确定、预报和控制、计划生成,几个岗位紧密相连,环环相扣,共同奏响了中国轨道的旋律;几个岗位像太空接力似的,领航嫦娥三号在浩瀚苍穹定义出崭新的中国精度。

幕后现场:

嫦娥家三菇凉征程:

 

(责编:值班编辑、马丽)

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