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彭碧玉:实现“太空握手”的造船人

2012年06月25日15:27    来源:人民网-科技频道     手机看新闻

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(图中左一为彭碧玉)

神舟九号飞船和天宫一号目标飞行器成功实现载人交会对接,在这背后凝聚着研制团队的辛勤努力。中国空间技术研究院西安分院神舟九号中继终端研制负责人彭碧玉就是其中的一位。在实现交会对接的过程中,由西安分院承担研制的神舟九号飞船中继终端子系统可以与中继卫星天链一号实现“太空握手”,建立从飞船到中继卫星再到地面的数据传输链路。通过“太空握手”可以极大地扩展地面对飞船的测控范围,保证信息传输的连续性。在继承神舟七号、神舟八号和天宫一号目标飞行器中继终端研制的成功经验的基础上,彭碧玉在神舟九号飞船研制过程中完善研制设备的性能,中继终端设备在轨表现良好,有力地确保了首次载人交会对接任务的顺利进行。

“太空握手”——测控范围更广、信息传递更及时

中继用户终端子系统是载人交会对接过程中使用的中继卫星天链一号的用户终端设备之一。当神舟九号飞船进入预定轨道时,中继用户终端将根据神舟九号飞船飞行程序的指令链要求,计算出中继终端天线的指向数据,之后,中继终端中的转动设备将使天线指向中继卫星。这样就完成了对中继卫星天链一号的捕获跟踪,同时向中继卫星发送数据,从而建立了从神舟九号飞船到中继卫星再到地面站的数据传输链路,这样星间链路就可以进行数据传输。

为了实现对中继卫星的快速捕获并建立数据传输链路,在彭碧玉的带领下,研制团队解决了中继链路在大多普勒频率变化范围下,前向接收信号快速捕获、跟踪等难题。在天线设计中创造性地提出了中继用户终端天线指向模型和天线精密指向算法,实现了中继终端天线大空域范围、长时间对天链一号卫星的自主精度指向跟踪,确保了在载人交会对接过程中信号的实时传输和畅通。

从无到有——克技术难关、促研制进度

由于技术上的继承性,目前神舟九号使用的中继终端设备继承了神舟七号飞船中继终端的研制成果。而对于西安分院来说,中继终端设备的研制,经历了从无到有的历史跨越。

将时光退回到2006年6月,当时彭碧玉和他的团队接到了神舟七号飞船中继用户终端的研制任务。而此时,神舟七号飞船的其它产品都已进入了最后的研制阶段。作为一个新增项目,中继终端设备研制要从零开始,并且试验产品必须在第二年年底前交付,才能赶上飞船整船试验,产品的研制进度异常紧张,时间非常有限,这就意味中继终端设备的研制计划要以每个半天为单位进行安排。

要实现从无到有的跨越,每一步的前行和每一项技术的攻克都不是容易的事情。在彭碧玉看来,这项任务只能成功不能失败,如果失败,将严重影响到我国天基测控任务的开展。在他的带领下,通过调研确立了系统技术方案和单机研制方案,解决了天线指向和大动态数字解调、低信噪比扩频捕获等技术难题。为中继终端产品的研制奠定了坚实的理论和技术基础。

“冰火两重”——产品和试验队员的双重考验

在中继终端试验产品完成与飞船的匹配试验后,彭碧玉先后六次组织了与天链一号卫星的星地有线对接试验,充分验证了中继终端各项技术指标和接口参数的功能和有效性。在研制产品经历时间和温度考验的同时,试验队员也在经历着从炎炎夏日的酷暑到皑皑白雪的极寒考验。

七月,西安,室外温度接近39℃,彭碧玉带领研制团队在室外搭起了临时的帐篷,将专用仪器设备及卫星的天线、伺服设备、通道设备全部搬了进去。帐篷内不通风加上仪器设备的散热,使得帐篷内的温度很快地超过了四十度。为了使试验不受影响,唯一的一台风扇呵护着联试的产品。通过试验,成功在地面捕获到了中继卫星,进一步验证了通过中继卫星进行数据连接的可靠性。

12月,北京,室外温度超过零下20℃,彭碧玉带领试验队员在大雪中进行中继卫星双目标对接试验。由于是野外试验,所搭建的帐篷必须两边敞开以减小风的阻力。这就意味着所有参试人员要站在寒风中工作,一天下来整个人都麻木了。就是在这样的环境下,彭碧玉和试验队员连续工作了十五天。在帐篷被大雪压塌后,由于积雪太沉没法重新支起,大家就用自己的双手清除了帐篷上的积雪,就这样大家顶着寒风把帐篷又支了起来。在结束当天的试验任务之后,彭碧玉还要再开碰头会,试验中出现了问题他就要来回检查,确保没有问题他才放心。在试验期间,为了确保进度,试验队员有时候要工作到凌晨两三点。最终彭碧玉和试验队员出色地完成了中继卫星双目标对接任务。

经过大量的试验验证后,中继终端产品进入生产阶段,这时的彭碧玉,完全融在了工作的流程中,从产品电装、调试、测试、试验等每一个环节,他都要亲到现场,随时要解决随时出现的任何问题和困难,全程跟踪,统筹安排,保证时间和进度按计划进行。累了,就在办公桌上趴一会,饿了,泡一碗方便面……家人回忆那段时间他总是早出晚归,有的时候甚至需要在办公室通宵加班。偶尔与家人吃饭时,还在不停地接打电话处理工作中的事情,往往一顿简单的家常饭就要接听十几个电话。

神舟七号飞船中继终端与天链一号卫星“太空握手”实现了我国航天器地面与空间、空间与空间进行运动捕获、通信的跨越,开创了我国天基测控的新局面。从天宫一号、神舟八号、神舟九号,彭碧玉用他积累的中继终端研制的成熟经验,为实现我国首次交会对接和首次载人交会对接做出了突出的贡献。2011年由于在首次交会对接任务中的突出表现,被授予“载人航天突出贡献者”荣誉称号。作为首次载人交会对接背后默默奉献的一员,彭碧玉正用自己的努力描绘着新时代造船人的梦想。

(中国空间技术研究院西安分院)

(责任编辑:姚卫华(实习)、刘然)