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西安卫星测控中心:杨利伟归来 他们功不可没

来源:互联网网民  宽屏版  评论
2007-08-10 06:06:46

去年10月的一个夜晚,一条消息震动了中国西安卫星测控中心:我国一颗在轨运行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。30多位专家奉命立即行动,集体攻关,全力抢救失控卫星。

绝不能让卫星成为太空垃圾

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,过去用来确定卫星姿态的方案和技术手段已不能使用。怎么办?经过反复讨论,专家们采用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,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,寻找出最佳的抢救时机。卫星姿态的变化,受到空间磁场、高空大气等许多因素的影响,在国际航天领域里,这是一个令许多专家发怵的技术难题。对中国航天测控人来说,掌握失控卫星姿态的变化规律,也是一项重大的新课题。

在那些紧张的日子里,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。经过一次次的仿真模拟,一次次的技术验证,一次次的方案完善,终于准确预测出12月中旬是最佳的抢救时机。如果错过这个时机,卫星就有可能永久失控,成为太空垃圾。

然而,即使是这个千辛万苦获得的最佳抢救时机,每次也只有短短的10秒钟。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的面前。

又是几个不眠之夜。最终,他们通过调整指令结构、创新判别方式、改进程序设计等,把遥控发令时间缩短到8秒以内。随着一条条指令的发送、一项项数据的注入,失控69天的卫星,在中国航天测控人的手中终于起死回生,恢复了正常运行。

然而,就在这颗卫星抢救成功后不久,又有一颗在轨运行卫星,因为出现故障与地面失去了联系。

他们又投入了新的战斗,先后解决了卫星姿态预报、窄波束天线条件下的测控实施、小推力轨道机动等三大技术难题,最终使卫星成功定点。

两颗出现严重故障的失控卫星抢救成功,标志着中国航天测控史上的新奇迹诞生了。

西安卫星测控中心的专家告诉记者:“在卫星抢救过程中,遇到的这些技术难题和最后采用的抢救方案,都是教科书上没有的。”测控中心主任董德义感慨地说:“这两颗卫星的抢救难度非常大,如果在10年前,即使有了这些抢救思路,也不具备把思路变成现实的技术条件。”

让卫星出得去回得来

测控中心主任董德义的感慨,道出了中国航天测控事业的艰辛与发展。

1967年6月23日,一支肩负着神圣使命的航天测控队伍,从秦岭脚下开始了光荣而艰难的征战。

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。航天测控是反映一个国家综合科技实力的重要标志之一。美国、俄罗斯都是在全球布网,对航天器进行全时段测控的。而我国的航天测控,由于受诸多条件的限制,测控网覆盖率还不到上述国家的五分之一。

我国最初的卫星测控中心,是伴随着我国第一颗人造地球卫星的发射而组建起来的。

当时,中心的大多数科技人员都对航天测控知识知之甚少,许多人甚至连计算机是什么模样都不清楚。但就是在这样的条件下,他们经过一年多的奋斗,终于编制成“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。

1970年4月24日,我国第一颗卫星成功发射后,他们准确预报了卫星飞临世界244个城市上空的时间和方位。

1975年,我国准备发射返回式卫星。送卫星上天不易,让卫星返回更难。当时,只有前苏联和美国掌握了卫星回收技术,而且是经过多次失败后才取得成功的。我国能否首战告捷,航天测控十分关键。

这时,一个意外的难题出现了。由于运载火箭推力等因素的限制,我国第一颗返回式卫星的轨道倾角设定在63度,而传统的卫星轨道计算公式存在一个63.4度的“临界倾角”奇点问题,卫星发射一旦出现入轨偏差,接近“临界倾角”,卫星的运行轨道就无法计算,或计算时出现很大误差,卫星就不能准确回收。

怎么办?中心轨道室的科技人员经过反复讨论和研究,认为既然卫星的轨道倾角无法改变,那就改变计算方法。于是,他们夜以继日,沉浸在一个又一个的数学公式里,反复推导、分析、计算,终于在卫星发射前,找到了一个新的轨道计算方案,解决了“临界倾角”的难题。

为载人航天工程保驾护航

1992年,我国载人航天工程启动。西安卫星测控中心承担了飞船返回搜救任务。从1999年至2005年,中心先后完成了六次神舟飞船的测控回收任务。

其中,最令人难忘的是神舟五号飞船的回收。

2003年10月16日,返回中的飞船进入“黑障区”。这时,飞船与大气层剧烈摩擦产生电磁屏蔽,与地面通信暂时中断。飞船飞出“黑障区”时,由于回波信号剧烈起伏,导致前置雷达站跟踪目标不稳。如果此时不能及时捕获目标,就无法得到引导数据,就将影响各种控制指令的发送。

关键时刻,中心果断实施“光学引导”,使雷达及时锁定目标,并测下飞船每个瞬间的方位、姿态和速度,使空中搜救分队与飞船返回舱几乎同时着陆,迎接航天英雄杨利伟胜利归来。

临战前改变方案是兵家大忌,但很多时候由于意外不期而至,又不得不进行调整。神舟六号飞船返回前夕,为了确保返回安全,指挥部决定将着陆地点东移9公里。这意味着,用了两个多月时间完成的回收搜救方案要重做,而当时离回收只有短短几天时间了。

在巨大的挑战面前,他们果断应对,制定新方案,开展突击演练,终于在规定的时间里完成了各项准备工作。

神舟六号返回时,虽然是在夜间,但中心首次用了新的光学记录设备,在飞船未出“黑障区”时,就准确捕获目标,并对飞船返回进行了实时拍摄。搜救人员仅用12分钟就赶到落点现场,向世界展示了我国高超的航天器返回控制能力。

西安卫星测控中心40年拼搏奋斗,实现了航天测控“飞向太空、返回地面、同步定点、飞船回收、多星管理”五大跨越,具备了对运行在近地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等多类航天器的测控能力,圆满完成了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丰碑。(潘婷 通讯员 孙海霞)

来源:中国青年报

 
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去年10月的一个夜晚,一条消息震动了中国西安卫星测控中心:我国一颗在轨运行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。30多位专家奉命立即行动,集体攻关,全力抢救失控卫星。 绝不能让卫星成为太空垃圾 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,过去用来确定卫星姿态的方案和技术手段已不能使用。怎么办?经过反复讨论,专家们采用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,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,寻找出最佳的抢救时机。卫星姿态的变化,受到空间磁场、高空大气等许多因素的影响,在国际航天领域里,这是一个令许多专家发怵的技术难题。对中国航天测控人来说,掌握失控卫星姿态的变化规律,也是一项重大的新课题。 在那些紧张的日子里,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。经过一次次的仿真模拟,一次次的技术验证,一次次的方案完善,终于准确预测出12月中旬是最佳的抢救时机。如果错过这个时机,卫星就有可能永久失控,成为太空垃圾。 然而,即使是这个千辛万苦获得的最佳抢救时机,每次也只有短短的10秒钟。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的面前。 又是几个不眠之夜。最终,他们通过调整指令结构、创新判别方式、改进程序设计等,把遥控发令时间缩短到8秒以内。随着一条条指令的发送、一项项数据的注入,失控69天的卫星,在中国航天测控人的手中终于起死回生,恢复了正常运行。 然而,就在这颗卫星抢救成功后不久,又有一颗在轨运行卫星,因为出现故障与地面失去了联系。 他们又投入了新的战斗,先后解决了卫星姿态预报、窄波束天线条件下的测控实施、小推力轨道机动等三大技术难题,最终使卫星成功定点。 两颗出现严重故障的失控卫星抢救成功,标志着中国航天测控史上的新奇迹诞生了。 西安卫星测控中心的专家告诉记者:“在卫星抢救过程中,遇到的这些技术难题和最后采用的抢救方案,都是教科书上没有的。”测控中心主任董德义感慨地说:“这两颗卫星的抢救难度非常大,如果在10年前,即使有了这些抢救思路,也不具备把思路变成现实的技术条件。” 让卫星出得去回得来 测控中心主任董德义的感慨,道出了中国航天测控事业的艰辛与发展。 1967年6月23日,一支肩负着神圣使命的航天测控队伍,从秦岭脚下开始了光荣而艰难的征战。 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。航天测控是反映一个国家综合科技实力的重要标志之一。美国、俄罗斯都是在全球布网,对航天器进行全时段测控的。而我国的航天测控,由于受诸多条件的限制,测控网覆盖率还不到上述国家的五分之一。 我国最初的卫星测控中心,是伴随着我国第一颗人造地球卫星的发射而组建起来的。 当时,中心的大多数科技人员都对航天测控知识知之甚少,许多人甚至连计算机是什么模样都不清楚。但就是在这样的条件下,他们经过一年多的奋斗,终于编制成“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。 1970年4月24日,我国第一颗卫星成功发射后,他们准确预报了卫星飞临世界244个城市上空的时间和方位。 1975年,我国准备发射返回式卫星。送卫星上天不易,让卫星返回更难。当时,只有前苏联和美国掌握了卫星回收技术,而且是经过多次失败后才取得成功的。我国能否首战告捷,航天测控十分关键。 这时,一个意外的难题出现了。由于运载火箭推力等因素的限制,我国第一颗返回式卫星的轨道倾角设定在63度,而传统的卫星轨道计算公式存在一个63.4度的“临界倾角”奇点问题,卫星发射一旦出现入轨偏差,接近“临界倾角”,卫星的运行轨道就无法计算,或计算时出现很大误差,卫星就不能准确回收。 怎么办?中心轨道室的科技人员经过反复讨论和研究,认为既然卫星的轨道倾角无法改变,那就改变计算方法。于是,他们夜以继日,沉浸在一个又一个的数学公式里,反复推导、分析、计算,终于在卫星发射前,找到了一个新的轨道计算方案,解决了“临界倾角”的难题。 为载人航天工程保驾护航 1992年,我国载人航天工程启动。西安卫星测控中心承担了飞船返回搜救任务。从1999年至2005年,中心先后完成了六次神舟飞船的测控回收任务。 其中,最令人难忘的是神舟五号飞船的回收。 2003年10月16日,返回中的飞船进入“黑障区”。这时,飞船与大气层剧烈摩擦产生电磁屏蔽,与地面通信暂时中断。飞船飞出“黑障区”时,由于回波信号剧烈起伏,导致前置雷达站跟踪目标不稳。如果此时不能及时捕获目标,就无法得到引导数据,就将影响各种控制指令的发送。 关键时刻,中心果断实施“光学引导”,使雷达及时锁定目标,并测下飞船每个瞬间的方位、姿态和速度,使空中搜救分队与飞船返回舱几乎同时着陆,迎接航天英雄杨利伟胜利归来。 临战前改变方案是兵家大忌,但很多时候由于意外不期而至,又不得不进行调整。神舟六号飞船返回前夕,为了确保返回安全,指挥部决定将着陆地点东移9公里。这意味着,用了两个多月时间完成的回收搜救方案要重做,而当时离回收只有短短几天时间了。 在巨大的挑战面前,他们果断应对,制定新方案,开展突击演练,终于在规定的时间里完成了各项准备工作。 神舟六号返回时,虽然是在夜间,但中心首次用了新的光学记录设备,在飞船未出“黑障区”时,就准确捕获目标,并对飞船返回进行了实时拍摄。搜救人员仅用12分钟就赶到落点现场,向世界展示了我国高超的航天器返回控制能力。 西安卫星测控中心40年拼搏奋斗,实现了航天测控“飞向太空、返回地面、同步定点、飞船回收、多星管理”五大跨越,具备了对运行在近地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等多类航天器的测控能力,圆满完成了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丰碑。(潘婷 通讯员 孙海霞) 来源:中国青年报
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