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2019年08月25日 星期天

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镌刻在太空中的中国精度

  6月24日,我国首次由航天员控制神舟九号飞船与天宫一号成功实施交会对接。浩瀚太空,再一次写下中华民族的新荣耀。

  荣耀背后,来自北京航天飞行控制中心(简称北京中心)的科技创新团队,激活了航天飞行任务的“神经中枢”,以精准的飞控刷新了航天飞控领域的“中国精度”。

  11次轨道控制,次次精度远优于指标要求,为“太空之吻”铺设了精准轨道;

  打造具有自主知识产权的航天飞控平台,实现了对天宫、神舟等多目标协同控制;

  突破了轨道重构技术,确保在异常情况下也能顺利实现交会对接……

  他们以堪称完美的表现,履行了飞控成功率100%的誓言,再次将中国航天飞行控制技术推向新的高度。

  担当是最好的“加速剂”

  作为载人航天飞控神经中枢,火箭托举神舟九号飞船升空约9分钟后,北京中心就接手了飞船的控制。从船箭分离到飞船入轨,从飞船远距离导引控制到与天宫一号实施自动交会对接,从航天员手控交会对接到飞船安全返回着陆场,遍布国内外的10余个测站,分布在太平洋上的3艘测量船,以及置于同步轨道天基测控中继星,都要由这里指挥调度,整个飞控过程都由北京中心计划、组织、实施。

  北京中心主任陈宏敏说:“对我们飞控来说,最大的挑战是‘天地协同控制’,最大难题是‘异常情况下的应急处置’,最核心的问题是‘飞行控制精度’,最关键的工作是‘确保航天员绝对安全’。尤其是航天员要手控飞船在太空中与目标飞行器精准对接,挑战前所未有。”

  北京中心党委书记刘清华介绍说,在执行载人交会对接任务的科技干部中,既有经验丰富的老专家,又有技术过硬的中坚力量,还有初露锋芒的青年才俊。他们是中心科技创新团队的核心力量,是攻关创新的中流砥柱!

  从2011年11月3日“天宫”“神八”第一次高难度“太空之吻”到2012年6月24日航天员手控“神九”与“天宫”精准对接的7个多月里,轨道专家李革非和同事们优化了轨道控制策略、突破了精确轨道控制技术,实现了控制精度百米量级到十米量级的飞跃;副总工程师李剑带领团队提出“飞控系统自动规划与辅助决策”的理念,带头开发飞控协同工作程序自动生成模式,实现了飞控计划运行的全自动;总工程师童斌带领团队打造一种以测控应用软件为核心的全新类型任务平台,为飞行器铺设了一条安全、畅通、高效的信息高速公路……

  经历了历次载人航天飞控任务,童斌的感触比常人更深:“时代在变,攻关人员面孔在变,可有一种精神从未改变——胸怀使命,敢于担当,这是不断推动我们前进的力量源泉。”他的话道出了北京中心创新团队共同的心声:“为国担当的责任和使命,是自主创新最好的‘加速剂’。”

  创新的境界就是追求完美

  完美对接的背后,源于北京中心几次远距离变轨控制的精准。

  “要准确控制两个以每秒7.8公里速度高速飞行的飞行器,就好比在太空中打两个‘移动靶’,精度至关重要。”轨道室主任谢剑锋说。

  早在任务前,他就跟同事一起对远距离导引段控制策略进行反复推演,研究出在不同控制目标模式下的状态规划和优化设计算法,建立轨控推力模型,突破远距离导引最优控制策略及轨道重构技术。这一技术大大提高了控制精度,确保了在较高太阳辐射流量和地磁扰动情况下,远距离导引控制精度高出指标1个量级,将原计划实施的5次变轨减为4次,在简化飞行控制操作的同时,提高了航天员和飞行控制的安全性和可靠性。

  对于北京中心技术创新团队来说,“创新的境界就是追求完美、精益求精,成败往往就在毫厘之间”。

  飞控大厅最前方的大屏幕应该是普通百姓最为熟悉的设施,它经常出现在电视中。无论是火箭发射升空,飞行器遨游太空,还是航天员穿舱和手控对接,在这里都能生动、直观、逼真地显示。载人交会对接任务展示对象多、测控数据复杂、飞控实施频繁等特点,对可视化系统提出了新的更高的要求。北京中心三维显示团队对可视化系统进行了升级改造,不但采用多种数据处理技术,提高了数据使用的安全性、可靠性,还细化了三维可视化模型,增强了场景渲染效果,确保以精美流畅的画面,实时展现复杂飞控过程。整个飞控实施过程中,指挥员都可以及时掌握任务过程中的每一细节,及时下达指挥命令,注入控制指令,实施测控方案。

  用坚韧镌刻飞控人的梦想

  当神舟九号与天宫一号在苍穹紧紧相拥的时候,总体室副主任邹雪梅像孩子一样高兴得又蹦又跳,眼睛里浸满了泪水。

  7个月里,她和同事们数不清跨过了多少难关,待在会议室的时间不知是家里的多少倍;笔记本用完了一个又一个,却没有逛过一次街,没为自己添一件新衣服;一次次反复验证,一次次推倒重来,她拿出了首次载人交会对接任务10余个版本,达百万字的飞控方案。

  “创新就好比一场马拉松比赛,如果不坚韧,很难坚持下来。”北京中心副主任麻永平的话坚实有力。

  谁不爱自己的孩子,谁不愿意与家人共享团圆,可在北京中心这支科技创新团队中,偏偏就有很多“狠心”的父母。任务期间正在当班的调度周开民接到电话,妻子出门取快递时,不慎把2岁的孩子锁在屋里,让他赶快回家送钥匙。当他忙完工作回到家时,门已经被热心的邻居打开了,他望着孩子熟睡却还带着泪痕的小脸,满心愧疚,然而他很快又返回飞控大厅……

  其实,他们不是“狠心”,而是离不开自己钟爱的飞控事业。

  任务结束后的那个晚上,面对纷飞沓至的贺电、亲朋好友的祝福,北京中心科技创新团队没有沉醉于此,飞控大楼依然灯火通明,他们依旧像往常一样加班攻关。因为,嫦娥三号任务备战已经启动了……

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