神十一进入预定轨道 离不开这位太空“神算子”

熊旭 王艺锭 姜宁 祁登峰

2016年10月17日10:15  来源:人民网-教育频道
 

2016年10月17日7时30分许,搭载着景海鹏、陈冬的神舟十一号飞船,追寻着天宫二号的脚步,飞向九天。

575秒后,北京航天飞行控制中心,在与飞控大厅毗邻的轨道机房里,轨道岗位主任设计师张宇双眼紧盯着计算机屏幕,手指熟练的敲击着键盘。伴随着清脆的击键声,一个个计算进程运行起来,一行行轨道数据滚动起来。

此刻,张宇的身后站满了人。如同飞控大厅里短暂安静、紧张的等待一样,中心轨道机房的专家们也都把目光聚焦在张宇身上,静静等待着……

飞船是否成功进入预定轨道,就看张宇的计算结果。

时间一秒一秒地过去,张宇带领同事们进入高速冲刺状态,开始与时间赛跑。他们从3分多钟内下传的有限数据源中,选出误差最小的数据,使用最小二乘改进算法以及一系列轨道动力学模型进行运算。

分离点参数计算、数据采集和处理、轨道初值计算……5分钟内,5台高速运转的计算机,张宇带领团队完成了近百项监视、判断和操作动作,最终准时将飞船初始轨道参数交到了领导手中。

“这个定轨结果确定吗?它将是判断飞船是否发射成功的唯一依据,直接影响任务决策和进程。”

“我确定!”张宇自信地说。

7时分45分,飞控大厅传来总调度洪亮的声音:“根据北京实时计算结果,神舟十一号飞船已进入预定轨道。”雷鸣般的掌声随之响彻中心每一个试验场所。

仿佛是一个轮回,从2008年神舟七号任务开始,这样的一幕张宇一共经历过9次,每一次他总能在最短的时间内给出最精确的计算结果。因此,张宇也被同事们冠以太空“神算子”的美誉。

面对大家的肯定和称赞,张宇虽然心里高兴,但从来不敢有丝毫的放松懈怠。他知道,对轨道计算岗位来说,算准初轨只是万里长征第一步,后面的挑战更多。

相对于之前历次交会对接任务,天宫二号与神舟十一号载人飞行任务状态更新、要求更高、难度更大、应急情况更多。尤其是神舟十一号飞船远距离导引第5次控制前后的两次轨道计算,留给张宇的定轨时间分别只有1圈半和1圈的时间,这给短弧段定轨精度提出了更高的要求。

“要在有限的时间里,利用更少的数据,计算出跟以前任务相同精度的轨道,这对我们来说是个前所未有的挑战。”张宇说。

为了攻克难题,从2015年初开始,张宇就带领团队开始集智攻关。连续两个月的时间里,他们痴迷地游弋在轨道数据和计算模型的海洋里,不管白天黑夜,不分工作日节假日,从算法改进到精度分析,从模型构建到软件编写,从打靶仿真到策略制定,每一个细节都确保考虑周密,每一项工作都追求精益求精。终于,他们创新突破了高精度快速测定轨技术,确保了远距离导引的顺利圆满,为天宫二号和神舟十一号精准对接打下了完美的基础。

对张宇和他的同事们来说,“精度”,是轨道确定的准绳,也是他们在工作中一直追求的目标。然而,在茫茫太空中,精准确定高速运行飞船的具体行踪谈何容易。空间环境千变万化、太阳活动频繁,可能造成轨道确定和精度误差的因素多达上百项,哪一项考虑不到位、计算不准确,都可能造成精度不达标,最终影响任务进程。

张宇最清楚轨道计算的重要性,也深知自己肩上的责任干系重大。走上轨道计算岗位10年来,他一直把“一分精度,百分努力”当作工作的座右铭,用心为提高每一分精度而努力着。

神舟七号任务中,他结合数值积分方法和高精度力学模型,研究出多种不同测控条件下的飞船轨道计算策略,创造性地解决了飞船短弧段轨道确定技术,确保飞船在入轨后5分钟内计算出初始轨道,计算精度和速度较以往有大大提高;神舟八号任务中,他深入分析遥外测数据,挖掘新的可用数据源,设计了一套有效的定轨策略,从而使远距离导引终点的预报精度提高一倍;神舟九号任务中,他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,保证了航天员绝对安全;神舟十号任务中,他依据飞船在返回前泄压的动力学影响,建立了泄压经验模型,返回控制点的预报精度比历次任务提高了一个量级;神舟十一号任务,他进行了大气阻力迎风面精确建模,针对组合体和飞船的连续偏航计算气动特性,提高了定轨和预报的精度。

随着一项项关键核心轨道技术的突破,张宇的定轨精度越来越高,计算越来越准。然而,工作之余,他能抽出陪伴家人的时间也越来越少。这位太空“神算子”能精确算出天宫的位置、神舟的踪迹,但他却算不出自己5岁的儿子内心的想法。他不知道,每当儿子看到他穿起蓝色的工作服,看到电视里那一个个忙碌在飞控大厅里的背影,也想着将来有一天像爸爸一样走进这个仰望星空的神圣地方。

(责编:孙竞、林露)

推荐阅读

航天科技集团董事长:2025年左右建成航天强国国防部第五研究院的成立,标志着中国航天事业正式诞生。经过60年发展,中国航天从无到有、从小到大,目前已经是名副其实的航天大国,并正在向建设航天强国的目标阔步前行。在中国航天事业创建60年纪念日前夕,人民网记者专访了中国航天科技集团公司董事长、党组书记雷凡培。【详细】

2016年9月“科学”流言榜:无籽葡萄抹了避孕药9月“科学”流言榜今天发布,无籽葡萄抹了避孕药、地铁安检后的食品不能吃等十条“科学流言”入榜。流言:时下正值吃葡萄的时节,但近日一段视频在微博、微信上大量传播,让不少人“望葡萄却步”。视频中,一位“果农”模样的男子一边搬运葡萄,一边和拍摄者对话,称无籽葡萄是“蘸了避孕药的”。真相:避孕药只有在进入人体后才能被人的响应识别机制所识别……【详细】