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新一代 的“牧星人” 将辉煌写在太空

来源:互联网网民  宽屏版  评论
2007-08-10 06:06:46

当一枚枚长征火箭,托举着卫星从发射场起飞的时候,多少颗心为这无比壮观的场面激动不已。

然而,对于航天工程来说,这辉煌的瞬间,仅仅是又一个新的关于人类与太空的故事的“序幕”。更多的情节,将由隐身在航天发射幕后的西安卫星测控中心来继续演绎。

40年来,西安卫星测控中心广大科技工作者用忠诚与智慧,在太空创造了数以百计的“牧星传奇”。

太空抢险,显英雄本色

去年10月的一个夜晚,我国一颗在轨运行的卫星突然发生严重故障,卫星姿态失控,在太空翻滚,并与地面基本失去联系。

险情就是命令。中心立即组织专家进行抢救。面对在太空中翻滚的卫星,第一步就是要确定其姿态。在正常情况下,确定卫星姿态并不难。然而,由于卫星发生故障后,往常用来确定卫星姿态的方案和技术手段已不能使用。他们另辟蹊径,提出了一种全新的定姿办法,利用断断续续获得的零星数据,在极其困难的条件下,终于确定了失控卫星的姿态。

卫星的姿态确定了,接下来就要掌握卫星姿态的变化规律,以寻找出最佳的抢救时机。卫星姿态的变化,受到空间磁场、高空大气、重力梯度等许多不可预测因素的影响,在国际航天领域里,这是一个令许多专家犯怵的技术难题。对中国专家来说,掌握失控卫星姿态的变化规律,也是以前从未做过的工作。

在那些日子里,专家们创造性地提出了一种可以利用数据进行不断修正的姿态预测方案。经过一次次仿真模拟,一次次的技术验证,一次次方案完善,终于准确预测出12月上旬某天是最佳的抢救时机。错过这个战机,卫星就可能永久地失控,成为太空垃圾。

然而,即使是这个最佳抢救时机,每次可供利用的控制窗口也只有短短的10秒。但按传统方式实施抢救,发送指令和数据的时间至少需要30秒。新的困难又摆在了专家们面前。

怎么办?又是几个昼夜的攻关。最终通过调整指令结构、创新判别方式、改进程序设计等途径,把遥控发令时间成功缩短到了8秒以内。随着一条条指令的发送、一块块数据的注入,失控69天的卫星,终于起死回生,恢复了正常运行。

这并不是中心第一次抢险。如果把镜头拉回20多年前,那次惊心动魄的太空险情,使世界对西安卫星测控中心刮目相看。

1983年1月苏联发射的“宇宙—1402号”核动力侦察卫星失控将陨落地面。消息传出世界震惊。这颗核动力卫星由于受到原子反应堆的强烈轰击已具有放射性并且极可能带有剩余核燃料如果坠入地球人口居住区将造成灾难性核污染。世界各国纷纷呼吁有跟踪拦截能力的国家及时预报这颗卫星的陨落时间和区域。

西安卫星测控中心受命紧急出击。预报落点,必须要掌握卫星的运行轨道。而这颗卫星已失控脱离了原先的运行轨道。因此迫在眉睫的是首先要“捕获”这颗卫星。然而“捕获”谈何容易。因为这是颗侦察卫星苏方不公布轨道参数等有关资料星上也没有可跟踪的信标。茫茫太空何处寻觅?中心下令地面卫星观测网和大型雷达系统全部开通,24小时不间断地搜索太空,终于发现了目标据此计算出了卫星的初轨,开始进行有目标的跟踪。1月22日,中心作出预报这颗卫星的主体部分将于24日6时30分坠落于印度洋海域。中国的准确预报,展示了中国航天测控的能力,受到了世界好评。

科技创新,走特色之路

航天测控是航天工程的重要组成部分。它通过测控网,对航天器进行跟踪、测量和控制。美国、俄罗斯、欧盟都是在全球布网,对航天器进行全时段测控。而我国由于受诸多条件限制,测控网覆盖率还不到这些国家的1/5。

不在同一起跑线上的竞争,并还要想超越,那是何等艰难!中心主任董德义告诉记者:“这次卫星抢救难度非常大,如果在10年前,即使想到了现在的抢救思路,当时也不具备把思路变成现实的技术条件。”

10年来,他们瞄准建设世界一流航天测控中心的目标,紧盯世界航天科技发展前沿,用科技创新不断实现测控技术新的跃升。

他们在国内首创设计了以航天器控制语言为核心的中心遥控模式,实现了卫星控制由测站遥控指令链模式到中心遥控作业工作模式的跨越,满足了对航天器高效、规范、灵活、准确的上行控制要求,提高了我国测控网的多星测控能力。这种遥控模式,可以将指令发送间隔由1秒缩短到0.3秒,为实施卫星抢救提供了技术基础。

他们创新地提出测控资源最优分配策略与算法,建成了国内第一个测控网多任务管理中心,实现了测控资源的统一分配和测控设备的远程监控,测控设备切换时间从原来40分钟缩短到5分钟,测控网使用效率提高了1倍以上,为卫星抢救工作提供了有力的平台。

在已有的技术基础上,他们充分利用当前研究成果,对中心的体系结构进行了调整、扩充及改造,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,满足40颗以上在轨卫星的长期管理需求。

他们独立研发的精密定轨系统,融合了国际先进的大气密度模型,能综合应用各类测量数据,将定轨精度提高到米级。

他们自主研发的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。

他们改进了用于确定自旋卫星姿态的算法,将转移轨道段姿态确定的时间由1小时缩短到30分钟,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,大大提高了气象卫星和探测卫星的应用效能。

他们研发完成的月球探测奔月航天器精密轨道计算系统,受到了航天界专家的充分肯定,确认中心已具备深空绕月精密轨道计算能力,为我国“嫦娥工程”轨道计算奠定了技术基础。

人才为本,铸航天伟业

中心创造的航天测控奇迹,离不开一代代“牧星人”。对此,中心党委书记张胜勤深有体会。他说:“科研打胜仗,人才是基础。”

上世纪60年代末期,在祖国的召唤下,一群肩负国家使命的热血才俊,在艰难困苦的条件下,开创中国航天测控事业。经过几代人不懈努力,到上世纪末期,我国已具备对运行在近地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等多类航天器的测控能力,为中国航天测控技术的进一步发展奠定了坚实的基础。

为了把航天测控事业不断推向前进,近年来,中心党委以实施人才战略工程为牵引,把科技人才建设作为战略问题来对待,摆到战略位置来运筹,采取战略措施来落实,努力造就新一代高素质的“人才方阵”,特别是通过“领军人才”的培养,实现了高层次科技人才的新老更替。

1991年毕业于北京航空航天大学的余培军,是中心技术部的副总工程师,已参加了30多次卫星和飞船的测控任务,取得了10多项高等级科研成果。今年2月,一颗在轨运行的卫星发生故障,与地面基本失去联系。余培军通过对卫星信号消失前的散乱数据进行分析,准确判断出卫星发生故障时的运行姿态,并对故障卫星来电时会出现的数十种状态制定了不同预案,为抢救卫星建立了可靠的基础。

软件室高级工程师李恒年今年刚过40,是新世纪“百千万人才工程”的国家级人选。在执行神舟五号载人飞行任务前,他对神舟一号到神舟四号的实际测量数据,进行了复杂的分析建模,创造性地提出了返回舱气象风修正落点预报方法,经过近百次的仿真测算,精益求精,不断修正预报落点方案,成功地将飞船返回舱的预报落点,由10公里的精度提高到1公里以内。

1968年出生的轨道室副主任、研究员王家松,从2000年至今,甘于寂寞,默默研制和开发具有超前性的高精度轨道软件计算系统。他结合国家“嫦娥工程”研发的具有自主知识产权的“环月轨道段精密定轨软件”,采用国际先进的有关实测数据和标准轨道验证,软件定轨误差达到了世界先进水平。

他们是新一代 “牧星人”的缩影。有了这支高素质的科技人才队伍,我国航天测控事业将不断向前,创造新的辉煌。

周 伟 孙海霞 廖文根

来源:人民网-《人民日报》

 
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当一枚枚长征火箭,托举着卫星从发射场起飞的时候,多少颗心为这无比壮观的场面激动不已。   然而,对于航天工程来说,这辉煌的瞬间,仅仅是又一个新的关于人类与太空的故事的“序幕”。更多的情节,将由隐身在航天发射幕后的西安卫星测控中心来继续演绎。   40年来,西安卫星测控中心广大科技工作者用忠诚与智慧,在太空创造了数以百计的“牧星传奇”。   太空抢险,显英雄本色   去年10月的一个夜晚,我国一颗在轨运行的卫星突然发生严重故障,卫星姿态失控,在太空翻滚,并与地面基本失去联系。   险情就是命令。中心立即组织专家进行抢救。面对在太空中翻滚的卫星,第一步就是要确定其姿态。在正常情况下,确定卫星姿态并不难。然而,由于卫星发生故障后,往常用来确定卫星姿态的方案和技术手段已不能使用。他们另辟蹊径,提出了一种全新的定姿办法,利用断断续续获得的零星数据,在极其困难的条件下,终于确定了失控卫星的姿态。   卫星的姿态确定了,接下来就要掌握卫星姿态的变化规律,以寻找出最佳的抢救时机。卫星姿态的变化,受到空间磁场、高空大气、重力梯度等许多不可预测因素的影响,在国际航天领域里,这是一个令许多专家犯怵的技术难题。对中国专家来说,掌握失控卫星姿态的变化规律,也是以前从未做过的工作。   在那些日子里,专家们创造性地提出了一种可以利用数据进行不断修正的姿态预测方案。经过一次次仿真模拟,一次次的技术验证,一次次方案完善,终于准确预测出12月上旬某天是最佳的抢救时机。错过这个战机,卫星就可能永久地失控,成为太空垃圾。   然而,即使是这个最佳抢救时机,每次可供利用的控制窗口也只有短短的10秒。但按传统方式实施抢救,发送指令和数据的时间至少需要30秒。新的困难又摆在了专家们面前。   怎么办?又是几个昼夜的攻关。最终通过调整指令结构、创新判别方式、改进程序设计等途径,把遥控发令时间成功缩短到了8秒以内。随着一条条指令的发送、一块块数据的注入,失控69天的卫星,终于起死回生,恢复了正常运行。   这并不是中心第一次抢险。如果把镜头拉回20多年前,那次惊心动魄的太空险情,使世界对西安卫星测控中心刮目相看。   1983年1月苏联发射的“宇宙—1402号”核动力侦察卫星失控将陨落地面。消息传出世界震惊。这颗核动力卫星由于受到原子反应堆的强烈轰击已具有放射性并且极可能带有剩余核燃料如果坠入地球人口居住区将造成灾难性核污染。世界各国纷纷呼吁有跟踪拦截能力的国家及时预报这颗卫星的陨落时间和区域。   西安卫星测控中心受命紧急出击。预报落点,必须要掌握卫星的运行轨道。而这颗卫星已失控脱离了原先的运行轨道。因此迫在眉睫的是首先要“捕获”这颗卫星。然而“捕获”谈何容易。因为这是颗侦察卫星苏方不公布轨道参数等有关资料星上也没有可跟踪的信标。茫茫太空何处寻觅?中心下令地面卫星观测网和大型雷达系统全部开通,24小时不间断地搜索太空,终于发现了目标据此计算出了卫星的初轨,开始进行有目标的跟踪。1月22日,中心作出预报这颗卫星的主体部分将于24日6时30分坠落于印度洋海域。中国的准确预报,展示了中国航天测控的能力,受到了世界好评。   科技创新,走特色之路   航天测控是航天工程的重要组成部分。它通过测控网,对航天器进行跟踪、测量和控制。美国、俄罗斯、欧盟都是在全球布网,对航天器进行全时段测控。而我国由于受诸多条件限制,测控网覆盖率还不到这些国家的1/5。   不在同一起跑线上的竞争,并还要想超越,那是何等艰难!中心主任董德义告诉记者:“这次卫星抢救难度非常大,如果在10年前,即使想到了现在的抢救思路,当时也不具备把思路变成现实的技术条件。”   10年来,他们瞄准建设世界一流航天测控中心的目标,紧盯世界航天科技发展前沿,用科技创新不断实现测控技术新的跃升。   他们在国内首创设计了以航天器控制语言为核心的中心遥控模式,实现了卫星控制由测站遥控指令链模式到中心遥控作业工作模式的跨越,满足了对航天器高效、规范、灵活、准确的上行控制要求,提高了我国测控网的多星测控能力。这种遥控模式,可以将指令发送间隔由1秒缩短到0.3秒,为实施卫星抢救提供了技术基础。   他们创新地提出测控资源最优分配策略与算法,建成了国内第一个测控网多任务管理中心,实现了测控资源的统一分配和测控设备的远程监控,测控设备切换时间从原来40分钟缩短到5分钟,测控网使用效率提高了1倍以上,为卫星抢救工作提供了有力的平台。   在已有的技术基础上,他们充分利用当前研究成果,对中心的体系结构进行了调整、扩充及改造,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,满足40颗以上在轨卫星的长期管理需求。   他们独立研发的精密定轨系统,融合了国际先进的大气密度模型,能综合应用各类测量数据,将定轨精度提高到米级。   他们自主研发的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。   他们改进了用于确定自旋卫星姿态的算法,将转移轨道段姿态确定的时间由1小时缩短到30分钟,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,大大提高了气象卫星和探测卫星的应用效能。   他们研发完成的月球探测奔月航天器精密轨道计算系统,受到了航天界专家的充分肯定,确认中心已具备深空绕月精密轨道计算能力,为我国“嫦娥工程”轨道计算奠定了技术基础。   人才为本,铸航天伟业   中心创造的航天测控奇迹,离不开一代代“牧星人”。对此,中心党委书记张胜勤深有体会。他说:“科研打胜仗,人才是基础。”   上世纪60年代末期,在祖国的召唤下,一群肩负国家使命的热血才俊,在艰难困苦的条件下,开创中国航天测控事业。经过几代人不懈努力,到上世纪末期,我国已具备对运行在近地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等多类航天器的测控能力,为中国航天测控技术的进一步发展奠定了坚实的基础。   为了把航天测控事业不断推向前进,近年来,中心党委以实施人才战略工程为牵引,把科技人才建设作为战略问题来对待,摆到战略位置来运筹,采取战略措施来落实,努力造就新一代高素质的“人才方阵”,特别是通过“领军人才”的培养,实现了高层次科技人才的新老更替。   1991年毕业于北京航空航天大学的余培军,是中心技术部的副总工程师,已参加了30多次卫星和飞船的测控任务,取得了10多项高等级科研成果。今年2月,一颗在轨运行的卫星发生故障,与地面基本失去联系。余培军通过对卫星信号消失前的散乱数据进行分析,准确判断出卫星发生故障时的运行姿态,并对故障卫星来电时会出现的数十种状态制定了不同预案,为抢救卫星建立了可靠的基础。   软件室高级工程师李恒年今年刚过40,是新世纪“百千万人才工程”的国家级人选。在执行神舟五号载人飞行任务前,他对神舟一号到神舟四号的实际测量数据,进行了复杂的分析建模,创造性地提出了返回舱气象风修正落点预报方法,经过近百次的仿真测算,精益求精,不断修正预报落点方案,成功地将飞船返回舱的预报落点,由10公里的精度提高到1公里以内。   1968年出生的轨道室副主任、研究员王家松,从2000年至今,甘于寂寞,默默研制和开发具有超前性的高精度轨道软件计算系统。他结合国家“嫦娥工程”研发的具有自主知识产权的“环月轨道段精密定轨软件”,采用国际先进的有关实测数据和标准轨道验证,软件定轨误差达到了世界先进水平。   他们是新一代 “牧星人”的缩影。有了这支高素质的科技人才队伍,我国航天测控事业将不断向前,创造新的辉煌。 周 伟 孙海霞 廖文根 来源:人民网-《人民日报》
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