中国航天“超强大脑”炼成记:北京飞控中心

魏艳 姜宁

2016年04月11日08:21  来源:人民网-科技频道
 

人民网记者专访北京航天飞行控制中心总工程师周建亮

 

人民网北京4月11日电

如果你在北京打车去北京航天城,恐怕没有几个出租车师傅会不认识,但其实在北京最早的行政地图上,并没有北京航天城这个地名。

1996年,北京远郊西北旺镇还是一片荒芜之地,北京航天飞行控制中心的第一批科研人员在这里垒起了第一块砖,敲下了第一行代码……

现任中心主任陈宏敏是中心成立以来历次任务的亲历者、见证者。回忆起当年白手起家、战天斗地的场景,陈主任依然历历在目,“中心飞控人几乎是在一张白纸上,一步步艰难地开始了把飞天梦想变为现实的努力。”

“1996年中心飞控大楼在北京西北郊外的稻田上破土动工时,我们没有一台现成用于执行载人航天任务的设备,没有一行可用的软件代码,没有一本完整的飞控方案。很多人包括一些领导担忧的表示,中国载人航天工程可能会因北京中心建设的速度而推迟。”许多老同志都回忆说。

但仅仅用了3年时间,一套功能完善的飞控软硬件系统就在科研人员们的不懈努力下建成了,并于1999年成功组织了神舟一号飞船飞行试验的跟踪、测量与控制任务。这是我国第一个也是世界第三个具有透明控制能力、可视化测控支持能力、高精度实时定轨能力、高速数据处理能力和清晰图像传输能力的现代化飞控中心。从此,这片郊野小镇也被大家习惯性地称作北京航天城。

2003年,航天英雄杨利伟驾乘神舟五号飞船遨游太空。北京航天飞行控制中心成功调度10多个地面测控站、3艘远望号测量船,为航天员保驾护航。正是通过这里的测控通信中枢,杨利伟从遥远太空向世界发出了中国航天员的第一声问候。也正是伴随着我国载人航天工程决策的实施,北京航天飞行控制中心开始被越来越多的老百姓所熟知。

“20年来,中心从无到有,从小到大,经历了五个阶段,每个建设发展阶段都伴随着创新,正如中国航天不断飞向新高度,离不开创新引擎的强力驱动。中心的成长过程正是中国航天蓬勃发展的缩影和写照。”回顾20年的奋战历程,陈宏敏如是说。

创新是敢于迎难而上面对挑战

2004年,我国探月工程全面启动,北京航天飞行控制中心担负起引领“嫦娥奔月”的全新使命。科技人员历时3年,成功突破地月转移轨道控制、月球卫星精密定轨等关键技术,控制嫦娥一号卫星实现绕月飞行和观测,并受控撞击月面丰富海区域,获取了十分精准的科学数据。

在2008年实施的神舟七号载人飞行任务中,北京航天飞行控制中心首次担负起陆、海、天基航天测控网协同指挥任务,为保障航天员顺利实施太空出舱活动作出了突出贡献。

2010年国庆节,嫦娥二号卫星发射升空。北京航天飞行控制中心为她绘制了全新轨道,使卫星直接飞向月球,节约了大量燃料。嫦娥二号在完成预定的月面成像任务后,又开展多项拓展试验,迄今已超期服役近5年,飞到距地球1亿公里以外的太阳系深处。

陈宏敏主任介绍,如果说从1996年到2001年,中心经历了从零开始、创业起步的五年,2001年到2006年,是中心不断完善功能, 实现突破的五年。那么从2006年到2010年,正是中心开辟领域、使命拓展的五年。这五年中,中心圆满完成神舟七号任务,成功实现了载人航天工程第二步首战告捷,圆满完成嫦娥一号、二号任务,实现探月工程第一步“绕”的任务目标,这种从单一目标到多目标的控制,从完成近地飞行器到月球飞行器的控制,实现了该中心职能使命的新拓展。

“十二五”期间,中国航天迎来高密度任务接续实施、重点攻关项目相继展开的关键时期。中心陈宏敏主任坦言,从2011年到2015年,是中心攻坚克难、全面提高的五年。天宫一号目标飞行器与神舟八号、神舟九号飞船先后开展多次自动和手控交会对接,神舟十号航天员首次进行太空授课,嫦娥三号探测器着陆月球、“玉兔号”月球车进行月面巡视勘察,嫦娥五号再入返回试验飞行器绕月飞行后重返地球……在这一系列任务成功实施的背后,北京航天飞行控制中心的科技人员们建设了全新的飞控硬件平台,成功研发了第二代飞控软件系统,建成了遥操作系统等飞控硬件平台,突破了远距离导引控制、多目标协同控制、高精度月面视觉定位、月面巡视规划与行走控制、高速再入返回控制等一系列关键技术难题,打造出一张漂亮的中国航天的“名片”。

创新是敢于突破自我实现跨越

北京航天飞行控制中心的每一次重大技术突破,都是由无数小的技术突破汇聚而成;每一次重大跨越,都是由无数扎实的步子叠加而成。

他们研制的应急逃逸救生控制系统,能在11秒内完成对逃逸火箭模式判别及切换指令发送,并在23秒内完成数据注入任务,确保火箭异常时航天员能够安全应急逃逸。

他们创新了对飞船轨道舱的管理模式,在国内首次将轨道舱管理系统建立在微机操作平台上,不仅灵活简便,同时还确保了系统的稳定性和可靠性。

他们自主开发的可视化系统,运用先进的虚拟现实、数字建模技术,采用实时数据驱动的方式,使远在太空的飞行器和月球表面的探测器近在眼前,一举一动,真实呈现,为掌握任务细节,作出决策判断,提供了直观依据。

他们创新研发的注入数据快速会签验证系统,将上行注入数据验证时间从120分钟缩短为50分钟,极大地提高了任务规划的时效性和安全性。

一个个创新成果,一项项技术突破,闪耀着飞控人的智慧,也进一步激发了飞控人对创新制胜的深刻理解和深入思考。据中心党委书记林玉南介绍,成立20年来,北京航天飞行控制中心创新突破了“高精度轨道控制、交会对接控制、地月转移控制、跳跃式返回过程预报与引导”等22项具有自主知识产权的飞控关键技术,先后荣获国家科学技术进步特等奖4项、一等奖2项,国家发明专利奖4项,国防科技进步特等奖1项,其它部委级科技奖200多项。

创新是魂 人才为本

20年来,中国航天一次次刷新纪录、创造历史,从近地空间到万里高轨,从神舟飞天到嫦娥奔月,从月面巡视到深空探测……这些成果,无不与这座北京航天飞行控制中心——这座中国航天的“大脑”紧紧相连。

在一次次重大任务历练中,年轻的飞控人才迅速成长起来,这支平均年龄34岁的人才队伍,以100%的飞控成功率,用近乎完美的控制,不断把中国航天推向崭新高度。

现任中心副主任李剑在备战神舟一号任务时还是一个二十多岁的小伙子。他放弃老家西安优越的生活、上升的事业,毅然来到北京偏僻的郊区,在简陋的宿舍里,先后攻读了几十本测控专业技术书籍,系统学习了多种编程软件,写下了几十万字的学习笔记。任务准备期间,他的脑子里永远写满了问号,向专家求教时,一个问题接着一个问题,有时问的专家直皱眉头。靠着这股子韧劲,李剑一点一滴积累起丰富的工程实践经验,一步一步成长为我国载人航天领域的飞控专家。

神舟五号飞船发射前,轨道专家唐歌实在验算受非球形引力造成的摄动力影响时,发现两套程序计算的摄动力在小数点后第六位出现了差异。为查找原因,唐歌实3天3夜没有合眼,把十几页的推演公式、上百页的实施方案和两套程序,反反复复核对、比较,最后终于发现是在不同的编译系统下,对一个开平方处理时产生了微小差异,原因找到后,他又会同其他科技人员集智攻关,迅速拿出了解决方案,保证了神舟五号飞船在运行轨道上的实际轨迹同理论轨迹完全吻合。

首次交会对接任务期间,总调度杨彦波因俊朗外表被网友称为“天宫神八哥”。然而很少有人知道,这个当时才25岁的年轻人的抽屉里,长年放着两种药:咽喉片和健胃消食片。作为总调度,他要用响亮清楚的嗓音与所有的海内外测控站点和相关单位对话,咽喉片便是他保持嗓音的常用之物。而健胃消食片,则是这一久坐不动岗位的必备药。他说:“吃一顿饭要吃得很饱,因为不知道下一顿饭要到什么时候。”

中国载人航天工程总设计师、中国工程院院士周建平曾自豪地说:“青年人才是中国航天事业永葆生机活力的重要保证,蕴含着我国在尖端科技领域持续发展、创新创造和参与国际竞争的雄厚实力。” 目前,北京航天飞行控制中心已拥有研究员、高级工程师100多名,博士生和研究生300多名,形成了以50名博士为主体的高层次创新团队和由80%年轻人构成的青年英才团队,拥有“百千万人才工程”国家级人选、“双百计划”培养对象、 “全国十大杰出青年岗位能手”、“中国青年五四奖章”获得者、全国三八红旗手等多名科技精英。

谈及后续主要任务,陈宏敏介绍说,今年以来,伴随着我国航天事业的发展,我们又迎来了新的历史机遇和发展空间。“长征七号”首飞、“天宫二号”发射、神舟十一号载人飞行……2016年中国航天好戏连台,接踵而至的重大任务让北京航天飞行控制中心再次进入满负荷紧张运转的备战状态。刚满20岁的北京航天飞行控制中心,正如一位朝气蓬勃的青年,在探索太空的道路上驰骋向前。

(责编:马丽、曹昆)

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