測控通信系統(tǒng)是航天活動中不可或缺的一環(huán),猶如看不見的“風(fēng)箏線”,神舟七號飛船的測控通信系統(tǒng)與以往有何不同?如何保障航天員出艙行走?怎樣解決伴飛衛(wèi)星的測控難題?
帶著這些疑問,“神七”飛天前,我們采訪了承擔(dān)此次飛船測控通信系統(tǒng)總體設(shè)計的北京跟蹤與通信技術(shù)研究所,在專家的條分縷析下,一個個疑團被慢慢解開。
測控:溝通天地的橋梁
在航天活動中,航天器進入太空后,測控通信系統(tǒng)就成為航天器與地面保持聯(lián)系的唯一通道,如果這個系統(tǒng)不能保持正常運行,航天器就等于人類往太空里扔的一個垃圾。在我國的載人航天工程中,承擔(dān)測控通信系統(tǒng)總體設(shè)計的北京跟蹤與通信技術(shù)研究所,通過建設(shè)航天測控網(wǎng)為神舟飛船架起了天地之間的溝通橋梁。
測控通信系統(tǒng)在航天任務(wù)中有兩大基本作用:測量與控制。測量的主要目的是要了解航天器在空間的位置以及工作狀況。控制的主要目的有兩個,一是控制航天器的運行軌跡;二是讓航天器做人們事先設(shè)定好的一些工作。
對于載人航天工程而言,除了上面兩個基本功能之外,測控通信系統(tǒng)還有一個更加重要的任務(wù):飛船上有航天員,天地之間必須保持順暢的通信聯(lián)系。航天員和地面保持通話,這在測控通信系統(tǒng)中叫天地話音,在飛船飛行過程中,讓航天員與地面指揮中心及相關(guān)的科研人員保持話音上的溝通聯(lián)絡(luò)至關(guān)重要。
設(shè)備:完善升級嚴(yán)陣以待
神舟七號飛船任務(wù)的測控通信保障與以往有哪些不同?
要滿足多人多天的測控通信保障,至少是3人3天,如果出現(xiàn)異常情況,也有可能推到4至5天;
要保證航天員在出艙活動的30多分鐘的時間里連續(xù)暢通的測控通信;
中繼衛(wèi)星系統(tǒng)“天鏈一號”衛(wèi)星第一次在神舟任務(wù)中運用,需要進行大量的測試、聯(lián)調(diào)工作;
保障伴飛衛(wèi)星的測控通信,伴飛衛(wèi)星的繞飛控制在我國是第一次。
為了實現(xiàn)以上的任務(wù)要求,在3年的時間里,北京跟蹤與通信技術(shù)研究所的總體設(shè)計人員進行了艱苦細致的準(zhǔn)備工作。
神舟七號飛船的測控通信超過了之前的任何一次航天任務(wù),“老中青”3代5艘遠洋測量船在兩大洋嚴(yán)陣以待。國內(nèi)5個固定測控站參加此次任務(wù),2個活動測控站,位于主著陸場的活動測控站將首次為測控通信系統(tǒng)提供支持,承擔(dān)伴飛衛(wèi)星的測控通信任務(wù)。國外的測控站則在“神五”、“神六”時使用3個站的基礎(chǔ)上,增加了1個站。
參加測控任務(wù)的3個中心的設(shè)備技術(shù)已完成更新?lián)Q代,除對一些光學(xué)、雷達設(shè)備進行技術(shù)改造外,對東風(fēng)、西安和北京3個中心也做了大量改進,尤其是北京中心,進行了計算機系統(tǒng)軟硬件的全面升級。東風(fēng)中心的支線系統(tǒng)進行了換代,西安中心在前期其他衛(wèi)星任務(wù)中也做了相應(yīng)改造。
挑戰(zhàn):兩大核心難題
神舟七號飛船任務(wù)與“神五”、“神六”相比有兩大顯著不同點:
一是航天員出艙行走;二是釋放伴飛衛(wèi)星。
這兩點既是此次飛行任務(wù)的亮點,同時,也是測控通信保障的難點。
在以前的航天任務(wù)中,測量通信偶爾有些間斷對整個任務(wù)不會產(chǎn)生致命影響,但這次航天員出艙時,必須堅決保證測量控制和通信實時暢通。
載人航天工程總體對測控通信系統(tǒng)提出的要求是要保證對神舟七號飛船測控通信弧段覆蓋,以確保航天員在出艙前的準(zhǔn)備階段、實施階段和返回階段能夠跟地面和飛船之間保持暢通的通信聯(lián)絡(luò)。
為了保證通信覆蓋,此次載人航天任務(wù)動用了5條遠洋測量船,國外4個站,國內(nèi)7個站,前后銜接,順次接力才實現(xiàn)這個目標(biāo)。
在神舟七號任務(wù)中將要釋放一顆伴飛小衛(wèi)星,能否成功測控這顆小衛(wèi)星對于我國將來發(fā)展空間站和空間試驗室技術(shù)具有非常重要的意義。這是因為要建設(shè)在空間長期駐留的航天設(shè)施,就涉及診斷、維修和維護等一系列問題,釋放小衛(wèi)星圍繞空間站飛行,可以用星上的成像設(shè)備拍攝它外部的細節(jié),供地面指揮中心對航天器進行診斷。
就技術(shù)層面而言,要保證伴星、飛船以及留軌艙相互之間不發(fā)生碰撞,必須精確地完成對它們飛行軌道的測量與控制,這就牽涉到多目標(biāo)測控的課題。多目標(biāo)測控在我國載人航天任務(wù)中是首次遇到,尤其困難的是此次留軌艙改成氣閘艙后上面沒有安裝應(yīng)答機等合作目標(biāo),只能采用非合作方式進行測量。經(jīng)過兩年的刻苦攻關(guān),科技人員通過利用我國的光電望遠鏡、反射式脈沖雷達共同解決了非合作方式的測量難題,實現(xiàn)了多目標(biāo)的測量控制和管理。
在神舟七號任務(wù)的測控通信中,我國的“天鏈一號”中繼衛(wèi)星首次參加,標(biāo)志著我國真正走出了天地基一體化測控通信系統(tǒng)發(fā)展道路的第一步。與單純的地基測控通信系統(tǒng)相比,天基測控系統(tǒng)的優(yōu)勢是幾乎不受地球曲率的影響,一顆地球同步軌道衛(wèi)星就可以覆蓋三分之一的地球面積,比遠洋船和測控站覆蓋的范圍要大得多。雖然此次中繼衛(wèi)星參加測控任務(wù)屬于試驗性質(zhì),但意義卻十分重大。
李筱梅 李華澤 本報記者 柴永忠
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