中國航天“超強大腦”煉成記:北京飛控中心

魏艷 姜寧

2016年04月11日08:21  來源:人民網-科技頻道
 

人民網記者專訪北京航天飛行控制中心總工程師周建亮

 

人民網北京4月11日電

如果你在北京打車去北京航天城,恐怕沒有幾個出租車師傅會不認識,但其實在北京最早的行政地圖上,並沒有北京航天城這個地名。

1996年,北京遠郊西北旺鎮還是一片荒蕪之地,北京航天飛行控制中心的第一批科研人員在這裡壘起了第一塊磚,敲下了第一行代碼……

現任中心主任陳宏敏是中心成立以來歷次任務的親歷者、見証者。回憶起當年白手起家、戰天斗地的場景,陳主任依然歷歷在目,“中心飛控人幾乎是在一張白紙上,一步步艱難地開始了把飛天夢想變為現實的努力。”

“1996年中心飛控大樓在北京西北郊外的稻田上破土動工時,我們沒有一台現成用於執行載人航天任務的設備,沒有一行可用的軟件代碼,沒有一本完整的飛控方案。很多人包括一些領導擔憂的表示,中國載人航天工程可能會因北京中心建設的速度而推遲。”許多老同志都回憶說。

但僅僅用了3年時間,一套功能完善的飛控軟硬件系統就在科研人員們的不懈努力下建成了,並於1999年成功組織了神舟一號飛船飛行試驗的跟蹤、測量與控制任務。這是我國第一個也是世界第三個具有透明控制能力、可視化測控支持能力、高精度實時定軌能力、高速數據處理能力和清晰圖像傳輸能力的現代化飛控中心。從此,這片郊野小鎮也被大家習慣性地稱作北京航天城。

2003年,航天英雄楊利偉駕乘神舟五號飛船遨游太空。北京航天飛行控制中心成功調度10多個地面測控站、3艘遠望號測量船,為航天員保駕護航。正是通過這裡的測控通信中樞,楊利偉從遙遠太空向世界發出了中國航天員的第一聲問候。也正是伴隨著我國載人航天工程決策的實施,北京航天飛行控制中心開始被越來越多的老百姓所熟知。

“20年來,中心從無到有,從小到大,經歷了五個階段,每個建設發展階段都伴隨著創新,正如中國航天不斷飛向新高度,離不開創新引擎的強力驅動。中心的成長過程正是中國航天蓬勃發展的縮影和寫照。”回顧20年的奮戰歷程,陳宏敏如是說。

創新是敢於迎難而上面對挑戰

2004年,我國探月工程全面啟動,北京航天飛行控制中心擔負起引領“嫦娥奔月”的全新使命。科技人員歷時3年,成功突破地月轉移軌道控制、月球衛星精密定軌等關鍵技術,控制嫦娥一號衛星實現繞月飛行和觀測,並受控撞擊月面豐富海區域,獲取了十分精准的科學數據。

在2008年實施的神舟七號載人飛行任務中,北京航天飛行控制中心首次擔負起陸、海、天基航天測控網協同指揮任務,為保障航天員順利實施太空出艙活動作出了突出貢獻。

2010年國慶節,嫦娥二號衛星發射升空。北京航天飛行控制中心為她繪制了全新軌道,使衛星直接飛向月球,節約了大量燃料。嫦娥二號在完成預定的月面成像任務后,又開展多項拓展試驗,迄今已超期服役近5年,飛到距地球1億公裡以外的太陽系深處。

陳宏敏主任介紹,如果說從1996年到2001年,中心經歷了從零開始、創業起步的五年,2001年到2006年,是中心不斷完善功能, 實現突破的五年。那麼從2006年到2010年,正是中心開辟領域、使命拓展的五年。這五年中,中心圓滿完成神舟七號任務,成功實現了載人航天工程第二步首戰告捷,圓滿完成嫦娥一號、二號任務,實現探月工程第一步“繞”的任務目標,這種從單一目標到多目標的控制,從完成近地飛行器到月球飛行器的控制,實現了該中心職能使命的新拓展。

“十二五”期間,中國航天迎來高密度任務接續實施、重點攻關項目相繼展開的關鍵時期。中心陳宏敏主任坦言,從2011年到2015年,是中心攻堅克難、全面提高的五年。天宮一號目標飛行器與神舟八號、神舟九號飛船先后開展多次自動和手控交會對接,神舟十號航天員首次進行太空授課,嫦娥三號探測器著陸月球、“玉兔號”月球車進行月面巡視勘察,嫦娥五號再入返回試驗飛行器繞月飛行后重返地球……在這一系列任務成功實施的背后,北京航天飛行控制中心的科技人員們建設了全新的飛控硬件平台,成功研發了第二代飛控軟件系統,建成了遙操作系統等飛控硬件平台,突破了遠距離導引控制、多目標協同控制、高精度月面視覺定位、月面巡視規劃與行走控制、高速再入返回控制等一系列關鍵技術難題,打造出一張漂亮的中國航天的“名片”。

創新是敢於突破自我實現跨越

北京航天飛行控制中心的每一次重大技術突破,都是由無數小的技術突破匯聚而成﹔每一次重大跨越,都是由無數扎實的步子疊加而成。

他們研制的應急逃逸救生控制系統,能在11秒內完成對逃逸火箭模式判別及切換指令發送,並在23秒內完成數據注入任務,確保火箭異常時航天員能夠安全應急逃逸。

他們創新了對飛船軌道艙的管理模式,在國內首次將軌道艙管理系統建立在微機操作平台上,不僅靈活簡便,同時還確保了系統的穩定性和可靠性。

他們自主開發的可視化系統,運用先進的虛擬現實、數字建模技術,採用實時數據驅動的方式,使遠在太空的飛行器和月球表面的探測器近在眼前,一舉一動,真實呈現,為掌握任務細節,作出決策判斷,提供了直觀依據。

他們創新研發的注入數據快速會簽驗証系統,將上行注入數據驗証時間從120分鐘縮短為50分鐘,極大地提高了任務規劃的時效性和安全性。

一個個創新成果,一項項技術突破,閃耀著飛控人的智慧,也進一步激發了飛控人對創新制勝的深刻理解和深入思考。據中心黨委書記林玉南介紹,成立20年來,北京航天飛行控制中心創新突破了“高精度軌道控制、交會對接控制、地月轉移控制、跳躍式返回過程預報與引導”等22項具有自主知識產權的飛控關鍵技術,先后榮獲國家科學技術進步特等獎4項、一等獎2項,國家發明專利獎4項,國防科技進步特等獎1項,其它部委級科技獎200多項。

創新是魂 人才為本

20年來,中國航天一次次刷新紀錄、創造歷史,從近地空間到萬裡高軌,從神舟飛天到嫦娥奔月,從月面巡視到深空探測……這些成果,無不與這座北京航天飛行控制中心——這座中國航天的“大腦”緊緊相連。

在一次次重大任務歷練中,年輕的飛控人才迅速成長起來,這支平均年齡34歲的人才隊伍,以100%的飛控成功率,用近乎完美的控制,不斷把中國航天推向嶄新高度。

現任中心副主任李劍在備戰神舟一號任務時還是一個二十多歲的小伙子。他放棄老家西安優越的生活、上升的事業,毅然來到北京偏僻的郊區,在簡陋的宿舍裡,先后攻讀了幾十本測控專業技術書籍,系統學習了多種編程軟件,寫下了幾十萬字的學習筆記。任務准備期間,他的腦子裡永遠寫滿了問號,向專家求教時,一個問題接著一個問題,有時問的專家直皺眉頭。靠著這股子韌勁,李劍一點一滴積累起豐富的工程實踐經驗,一步一步成長為我國載人航天領域的飛控專家。

神舟五號飛船發射前,軌道專家唐歌實在驗算受非球形引力造成的攝動力影響時,發現兩套程序計算的攝動力在小數點后第六位出現了差異。為查找原因,唐歌實3天3夜沒有合眼,把十幾頁的推演公式、上百頁的實施方案和兩套程序,反反復復核對、比較,最后終於發現是在不同的編譯系統下,對一個開平方處理時產生了微小差異,原因找到后,他又會同其他科技人員集智攻關,迅速拿出了解決方案,保証了神舟五號飛船在運行軌道上的實際軌跡同理論軌跡完全吻合。

首次交會對接任務期間,總調度楊彥波因俊朗外表被網友稱為“天宮神八哥”。然而很少有人知道,這個當時才25歲的年輕人的抽屜裡,長年放著兩種藥:咽喉片和健胃消食片。作為總調度,他要用響亮清楚的嗓音與所有的海內外測控站點和相關單位對話,咽喉片便是他保持嗓音的常用之物。而健胃消食片,則是這一久坐不動崗位的必備藥。他說:“吃一頓飯要吃得很飽,因為不知道下一頓飯要到什麼時候。”

中國載人航天工程總設計師、中國工程院院士周建平曾自豪地說:“青年人才是中國航天事業永葆生機活力的重要保証,蘊含著我國在尖端科技領域持續發展、創新創造和參與國際競爭的雄厚實力。” 目前,北京航天飛行控制中心已擁有研究員、高級工程師100多名,博士生和研究生300多名,形成了以50名博士為主體的高層次創新團隊和由80%年輕人構成的青年英才團隊,擁有“百千萬人才工程”國家級人選、“雙百計劃”培養對象、 “全國十大杰出青年崗位能手”、“中國青年五四獎章”獲得者、全國三八紅旗手等多名科技精英。

談及后續主要任務,陳宏敏介紹說,今年以來,伴隨著我國航天事業的發展,我們又迎來了新的歷史機遇和發展空間。“長征七號”首飛、“天宮二號”發射、神舟十一號載人飛行……2016年中國航天好戲連台,接踵而至的重大任務讓北京航天飛行控制中心再次進入滿負荷緊張運轉的備戰狀態。剛滿20歲的北京航天飛行控制中心,正如一位朝氣蓬勃的青年,在探索太空的道路上馳騁向前。

(責編:馬麗、曹昆)

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