来客网

探秘西安卫星测控中心:中国人别开生面的“太空手术”

声明:本文转载自 「中华网」, 或因排版与篇幅原因进行过编辑,内容未经本站独立核实,不代表本站立场、观点或建议。 如涉及版权问题,请联系我们,核实后立即删除。 [ 免责声明 ]

10月24日18时许,气氛凝重的西安卫星测控中心实时测控大厅内,通过远程数据传输系统,长征三号甲巨型运载火箭托举着嫦娥一号卫星腾空欲飞的场面,清晰地显示在监控大屏幕上,让人仿佛此时就身处于千里之外的西昌卫星发射场。

时间以秒向前推进着,指挥大厅内不时听见不同测控站通过调度系统传来的指挥口令声。 “ 5、4、3、2、1___点火,发射!”18时05分0秒,火箭底部喷发出一团桔黄色火焰的同时,以雷霆万钧之势携带着“嫦娥一号”月球探测卫星直刺青天,开始了中华民族魂牵梦绕数千年的探月之旅。

与此同时,在西安卫星测控中心及所属青岛、喀什等测控站、海上远洋测控船之间展开了一场跟踪、测量、控制嫦娥一号的天地协同大作战。卫星飞行情况采用了“三维动画”模式实时显示,发回的抽象数据在巨幅显示屏上变成形象的画面,飞行轨迹、飞行姿态和卫星相对于地球的位图关系,都清晰地显示在大屏幕上。     

我国探月工程起步晚,却起点高。 实施月球探测工程是我国迈向星际探测的第一步,整个工程分为“绕”、“落”、“回”三个发展阶段。嫦娥一号卫星是一期“绕”月探测工程的首颗月球卫星,将完成四大科学探测任务:获取月球表面三维图象;分析月球表面化学元素和物质类型的含量和分布;探测月壤特性;探测4万至40万公里间地月空间环境。

据介绍,西安卫星测控中心此次任务中承担着卫星运行各阶段的轨道计算和近月点预报、整个飞行期间S频段测控网资源调配等任务。西安卫星测控中心专家称,高精度轨道计算是对航天器进行精确有效控制的基础。

嫦娥一号卫星距地球的距离几乎是以往发射卫星的10倍以上。如何确定探测卫星轨道,是探月计划第一步需要解决的关键问题。与绕地飞行航天工程相比,嫦娥一号卫星在轨道确定、预报和控制计算精度方面要求更高,尽管可以借鉴传统地球卫星定轨经验,但嫦娥一号卫星轨道确定仍存在地月时空框架、精密动力学运动模型、运动方程时间幂级数方法等技术难关。

近年来,西安卫星测控中心着眼我国深空测控前瞻性技术研究,展开了与探月相关的轨道关键技术攻关,建立了可适用于支持探月航天器调相轨道段、地月轨道段和环月轨道段的大型软件系统--《探月航天器轨道计算系统》。随后,中心又相继攻克了综合处理数据类型多、处理方法复杂等问题,满足了卫星测控距离远、测控精度高的要求。

18时29分,嫦娥一号卫星在完成抛整流罩、星箭分离等动作后,展开太阳能帆板。轨道数据显示,卫星已顺利进入调相轨道,性能良好,运行平稳,发射入轨成功!这标志着实施绕月探测工程迈出重要一步。

今后一段时间,嫦娥一号卫星在地球轨道上将进行多次变轨,让卫星不断加速,进入地月转移轨道。到达月球引力范围后,将通过3次近月制动,建立起距月球200公里的绕月球两极飞行的圆轨道,在轨运行一年。

文章配图

1967年6月23日,一支神秘队伍开进秦岭脚下,斩荆棘、搭帐篷,用极为简陋的设备开始仰望星空。

40载斗转星移,他们从“零”起步,一步步跨向世界之巅;40年艰苦奋斗,他们创造了一个又一个世界瞩目的航天奇迹。

他们,就是西安卫星测控中心,用智慧和力量在太空谱写传奇的“牧星人”。

文章配图

奋进:每一个脚印都闪耀光辉

航天测控是反映一个国家综合科技实力的重要标志之一。作为当今世界最尖端的领域之一,航天测控涉及天文、天体力学、空间控制技术、电子信息、数值计算等多个尖端学科。

当发达国家投入极大物力财力争相发展之时,我国却只能以有限投入艰难起步。

参与中心组建的科技人员回忆,“组建之初,许多人甚至连计算机是什么模样都没见过,一切都要从头学起。几乎每个夜晚,大家埋头苦学到深夜,煤油灯熏得所有人都是红眼睛、黑鼻孔。”

文章配图

就在大山脚下几间借来的屋子里,他们编制成了“东方红一号”卫星轨道计算、轨道预报、数据处理等一整套测控方案,当 1970年4月“东方红一号”卫星成功发射后,他们准确预报卫星飞临世界244个城市上空的时间和方位,在太空树起第一座“牧星”里程碑。

从“牵引”卫星返回地面到将卫星定点于36000公里高空,从控制回收载人飞船到同时管理数十颗卫星,西安卫星测控中心数十载自力更生、奋力拼搏,实现了一个个历史性跨越。

静谧的太空从来都不像表面上那样平静,辉煌的背后总有鲜为人知的惊心动魄。

卫星在太空中出现一个微小故障,就有可能导致寿命的终结。而事实是,由于航天事业的高风险,卫星故障时常发生。在一次次突如其来的故障中,西安卫星测控中心从容应对:

2001年,及时排除太阳能帆板故障,使危在旦夕的某通信卫星重新恢复功能;2002年,奋战六昼夜抢救超期服役的某资源卫星;2003年,某海洋卫星告急,采用紧急测控方案,准确注入指令,使卫星恢复安全状态;2007年,历经60天连续奋战,使某导航试验卫星起死回生……

文章配图

“很多卫星的抢救难度之大技术之复杂都是世界之最。” 中心主任董德义说,“太空应急处置能力正是我们测控能力的最突出体现之一。”

伴随着一次次妙手回春化险为夷,伴随着一次次创新突破精测妙控,西安卫星测控中心圆满完成6次“神舟”飞船、100余颗卫星的发射测控、回收和在轨管理任务,为我国航天事业建立起一座座不朽的丰碑。

跨越:每一个进步都是创举

美国、俄罗斯等国都是在全球布网,对航天器进行全时段测控,而我国航天测控网覆盖率还不到这些国家的五分之一。

以远逊于发达国家的资源和设备,达到同等测控能力,这正是航天测控事业的中国特色。

文章配图

“从体系到技术、从宏观到微观,无一不需要创新。”中心技术部副总工程师余培军说,“没有任何一本教科书能学到航天测控怎么发展,每一次进步都可以说是一次重大突破。”

他们创造出独特的航天测控体系,固定站与移动站相结合,卫星测控网、飞船测控网和深空测控网于一体的航天测控网,实现了测控网“以航天器控制语言为基础的中心遥控透明控制模式”。这种新模式,使得只敲动几下键盘,就能在短时间内向卫星发送所需要的指令。

硬件不足靠软件、靠策略,一直是中心发展进步的法宝。正是因为自主创新,使他们的很多测控解决方法在世界上独一无二。

文章配图

他们提出了测控资源最优分配策略与算法,新研制了6大类数百万行测控软件,具备同时支持三个发射场发射的卫星早期测控任务的能力;他们独立研发的精密定轨系统,将定轨精度提高到米级;超同步转移轨道卫星四次变轨技术、同步卫星双星共位技术和高精度位置保持技术,有效节省了卫星燃料、延长了卫星寿命,使轨道控制精度由数百米提高到几十米;改进卫星姿态算法,将同步轨道段定姿精度提高到0.03度以内,使定姿精度达到国际先进水平……

文章配图

中心的综合测控能力持续攀升,中国的航天测控事业也在持续不断的创新中实现着历史性的跨越。

追求:只要有梦想就有可能

1984年,当我国准备发射第一颗地球同步轨道通信卫星时,西安卫星测控中心只有4台晶体管计算机,总内存量不如一台286微机。而发达国家测控这种卫星时,使用的是当时最先进的、运算速度每秒百万次以上的高性能计算机。

文章配图

严格说来,当时中国不具备测控这种卫星的能力。然而,科技人员用科学的测控计划、灵巧的总联程序、精细的软件设计,来弥补计算机处理速度不够和内存不足的缺陷。经过反复试验,他们通过4台计算机并联,应用新的测控方案和测控软件,满足了通信卫星的测控需求,确保了任务圆满完成。

不久,国外航天专家到中心参观时,认为中国人一定把设备藏起来了----他们怎么也不相信,复杂测控是由眼前的4台“老古董”完成的。

这4台被称为“功勋计算机”的故事,一直流传到今天,成为中国航天测控人知难而上创造奇迹的一个缩影。

文章配图

如果都等到条件具备才发展,中国的航天测控就无从发展。只要祖国的航天事业提出新需求,测控人就能利用现有条件想方设法实现。

近年来,中心设备面临的任务成倍增长。他们采用平台化、组件化设计方法,构建了具有高度重组能力,适应多星并行测控的功能分布式测控软件平台,具备了同时执行两颗卫星实时任务和一颗卫星任务准备的能力,具备了40颗以上卫星的长期管理能力,使测控能力再次实现了历史性的跃升。

回首40年风雨征程,中心党委书记张胜勤深有感触:“今天的成就来之不易,其中重要的一条就是自主创新,以有限资源创造无限可能,不仅是一种经验,更是一种追求,一种精神。”

文章配图

文章配图

文章配图

文章配图

文章配图

文章配图

文章配图

文章配图

文章配图

文章配图

评论 (0)