测控通信系统作为航天器升空后与地面联系的唯一信息线,需要完成对飞船、空间站的测轨、遥控、遥测、语音通信和电视传输等重要功能,在载人航天任务的各阶段中发挥着极其重要的作用。
现在,一套陆、海、天基全面覆盖的航天测控网联通天地,为我国载人航天织就一张严密的“安全网”。
这是2022年8月16日在斯里兰卡南部汉班托塔港附近拍摄的中国远望5号船。 新华社发
陆海天基实现全时测控
我国的航天测控网建设,始于首颗人造地球卫星“东方红一号”。当“东方红一号”飞至祖国上空时,我国载人航天工程测控通信系统首任副总设计师、时任西安卫星测控中心喀什测控站调度指挥的张殷龙激动地通播:“天山,跟踪正常!”
随着我国航天事业的发展,我国航天测控网也实现了从单一频段到多频段的进步与跨越,形成了一定规模。但相较于卫星,载人飞船除了需要进一步提高测控覆盖率,保障对飞船的跟踪外,在测控体制上更需要与国际接轨,使用国际通用的S波段,构建全新的航天测控网。
为了护航载人航天发射任务,在船箭分离的黄海附近建设新的测控站,张殷龙的足迹几乎踏遍了青岛的每一寸土地。青岛测控站是因载人航天而生,更是为载人航天而战。正是在青岛测控站的守护下,“神箭”一次次托举着“神舟”完成在祖国大陆上空的最后一段飞行。
在实地勘探中,张殷龙为确保任务绝对安全、万无一失,还力排众议,决定在处于火箭飞行轨迹中间位置的渭南站同时安装雷达设备。至今,这套设备仍在参与每一次神舟飞船的发射测控任务,成为托举神箭飞天的功勋装备。
不过,仅凭国内测控站与海上的远望测量船队,仍旧难以满足神舟飞船测控需求。于是,国外布站提上了日程,卡拉奇测控站、纳米比亚站、马林迪站相继组建。神舟五号飞船在太空14圈的飞行过程中,一声声“跟踪正常”的口令让人无比安心。而当航天员翟志刚从神舟七号飞船探出身体时,12个地面测控站、6艘远望号测量船组成了一条规模空前的陆海基测控带,保障了飞船连续40分钟的测控通信。
但针对后续的任务需求,建立全时测控势在必行。天链中继卫星的发射,就像是把测控站搬到了太空,其受地球曲率影响小,三颗中继卫星组网,对飞船的测控率便可达到100%。现在,航天员已经可以轻松从空间站向地面打回视频电话。从陆地到海洋,再到太空,一套立体化的航天测控网联通天地。
2021年10月16日,青岛测控站机房内工程师们执行神舟十三号载人飞船发射测控任务。
偏差不足百米守护航天员回家
2022年12月4日,冬夜的东风着陆场,无数搜救队员在黑夜中安静等待。随着神舟十四号飞船主降落伞在夜空中绽放,防热大底抛离后,搜救队员便开始向预定落区进发。
“舱落人到”,这是着陆场搜救队员的信条。而要做到对飞船返回舱落点的精准预报,离不开测控系统的精确计算。“我们就是搜救队员的眼睛。”西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室主任李恒年说。
时光倒回21年前,2002年4月1日,神舟三号无人飞船返回舱在四子王旗着陆,返回落点预报结果与实际落点相差仅几公里。虽然满足了工程总体的10公里指标要求,但李恒年始终认为这一结果不尽如人意,推翻原有模型的念头逐渐涌起。
“敢于否定前人的既成经验,才是创新的开始。”李恒年说,对精度的追求,只有进行时,没有完成时。这次,他的“不安分”又成功了。新的飞船返回计算方案,使地面预报飞船着陆点精确度大幅提升,极大提高了地面搜索救援效率。2003年,李恒年团队对神舟五号返回舱落点的预报与实际仅差1公里,首创“搜救直升机与飞船几乎同时着陆”的壮举;2008年,神舟七号任务中,这一纪录一举突破至374米,搜救队员仅用12分钟就赶到返回舱落点。
现在,返回舱落点计算和决策小组仍在不断向“10环”落点发起冲击,落点预报最新纪录已精确到百米以内。西安卫星测控中心落点预测决策小组组长何雨帆介绍,未来,我国将使用的新一代载人飞船与神舟系列载人飞船不同,在返回阶段将使用“群伞系统”,降落时返回舱受风力影响情况更为复杂。团队已将视野投向新一代载人飞船落点预报算法的优化工作,向着新的测控技术高地发起冲锋。
“牧星人”精神代代相传
1999年,神舟一号无人飞船任务取得圆满成功。而那时,现任西安卫星测控中心高级工程师的崔卫华还是一名青年航天人。1996年,崔卫华刚刚完成学业,走上航天测控岗位。那正是载人航天工程起步的关键期,为满足测控需要,西安卫星测控中心决定建立新一代多星测控应用软件平台,并在此基础上研发新的返回控制和落点计算软件,还要通过新平台建立国际化的远程透明遥控模式……
“这在我们中心此前30年的建设发展历程中,是前所未有的跨越。”崔卫华以“透明遥控”为例,在我国航天事业发展初期,由于中心和各测控站之间的通信能力有限,在执行任务时,上行遥控指令的发送需要由中心指挥、测控站实施,不仅人工协调环节多,发令和判断的时效性也难以保证。而通过研发基于航天器控制语言的透明遥控平台,能使中心具备对测控站设备的直接监控能力,所有数据均由中心实时处理,使其成为卫星控制的真正主体的同时,使测控设备成为信息传输的透明通道。
载人航天工程立项至今,我国已建成了陆、海、天基全面覆盖的航天测控网,其具有高可靠性、高精度、高实时、高数据率,综合性能已达到了国际先进水平。
退休前,西安卫星测控中心高级工程师祁思禹是张殷龙的“老搭档”,凭借在航天器回收领域的丰富经验与丰厚成果,他奠定了神舟飞船搜救回收的技术基础。现在,祁思禹已年近九旬。“功成不必在我,功成必定有我。我们这一代人,盼这一天盼了半辈子,可未来终究属于年轻人。能让他们踩在我们的肩膀上干成这份事业,我们很知足。”
“三十年栉风沐雨,三十年春华秋实。看到中国空间站真正建造成功,所有‘牧星人’付出的一切都是值得的!”如今已是两鬓斑白的崔卫华也动情地说。
身居斗室之中,经纬九天之间。“我们几代测控人勇闯新路、锲而不舍的巡天之路,铸就了与载人航天精神同气连枝、一脉相承的航天测控精神。”西安卫星测控中心总工程师杨开忠说。
标题出自毛泽东《水调歌头·游泳》
测控通信系统作为航天器升空后与地面联系的唯一信息线,需要完成对飞船、空间站的测轨、遥控、遥测、语音通信和电视传输等重要功能,在载人航天任务的各阶段中发挥着极其重要的作用。
现在,一套陆、海、天基全面覆盖的航天测控网联通天地,为我国载人航天织就一张严密的“安全网”。
这是2022年8月16日在斯里兰卡南部汉班托塔港附近拍摄的中国远望5号船。 新华社发
陆海天基实现全时测控
我国的航天测控网建设,始于首颗人造地球卫星“东方红一号”。当“东方红一号”飞至祖国上空时,我国载人航天工程测控通信系统首任副总设计师、时任西安卫星测控中心喀什测控站调度指挥的张殷龙激动地通播:“天山,跟踪正常!”
随着我国航天事业的发展,我国航天测控网也实现了从单一频段到多频段的进步与跨越,形成了一定规模。但相较于卫星,载人飞船除了需要进一步提高测控覆盖率,保障对飞船的跟踪外,在测控体制上更需要与国际接轨,使用国际通用的S波段,构建全新的航天测控网。
为了护航载人航天发射任务,在船箭分离的黄海附近建设新的测控站,张殷龙的足迹几乎踏遍了青岛的每一寸土地。青岛测控站是因载人航天而生,更是为载人航天而战。正是在青岛测控站的守护下,“神箭”一次次托举着“神舟”完成在祖国大陆上空的最后一段飞行。
在实地勘探中,张殷龙为确保任务绝对安全、万无一失,还力排众议,决定在处于火箭飞行轨迹中间位置的渭南站同时安装雷达设备。至今,这套设备仍在参与每一次神舟飞船的发射测控任务,成为托举神箭飞天的功勋装备。
不过,仅凭国内测控站与海上的远望测量船队,仍旧难以满足神舟飞船测控需求。于是,国外布站提上了日程,卡拉奇测控站、纳米比亚站、马林迪站相继组建。神舟五号飞船在太空14圈的飞行过程中,一声声“跟踪正常”的口令让人无比安心。而当航天员翟志刚从神舟七号飞船探出身体时,12个地面测控站、6艘远望号测量船组成了一条规模空前的陆海基测控带,保障了飞船连续40分钟的测控通信。
但针对后续的任务需求,建立全时测控势在必行。天链中继卫星的发射,就像是把测控站搬到了太空,其受地球曲率影响小,三颗中继卫星组网,对飞船的测控率便可达到100%。现在,航天员已经可以轻松从空间站向地面打回视频电话。从陆地到海洋,再到太空,一套立体化的航天测控网联通天地。
2021年10月16日,青岛测控站机房内工程师们执行神舟十三号载人飞船发射测控任务。
偏差不足百米守护航天员回家
2022年12月4日,冬夜的东风着陆场,无数搜救队员在黑夜中安静等待。随着神舟十四号飞船主降落伞在夜空中绽放,防热大底抛离后,搜救队员便开始向预定落区进发。
“舱落人到”,这是着陆场搜救队员的信条。而要做到对飞船返回舱落点的精准预报,离不开测控系统的精确计算。“我们就是搜救队员的眼睛。”西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室主任李恒年说。
时光倒回21年前,2002年4月1日,神舟三号无人飞船返回舱在四子王旗着陆,返回落点预报结果与实际落点相差仅几公里。虽然满足了工程总体的10公里指标要求,但李恒年始终认为这一结果不尽如人意,推翻原有模型的念头逐渐涌起。
“敢于否定前人的既成经验,才是创新的开始。”李恒年说,对精度的追求,只有进行时,没有完成时。这次,他的“不安分”又成功了。新的飞船返回计算方案,使地面预报飞船着陆点精确度大幅提升,极大提高了地面搜索救援效率。2003年,李恒年团队对神舟五号返回舱落点的预报与实际仅差1公里,首创“搜救直升机与飞船几乎同时着陆”的壮举;2008年,神舟七号任务中,这一纪录一举突破至374米,搜救队员仅用12分钟就赶到返回舱落点。
现在,返回舱落点计算和决策小组仍在不断向“10环”落点发起冲击,落点预报最新纪录已精确到百米以内。西安卫星测控中心落点预测决策小组组长何雨帆介绍,未来,我国将使用的新一代载人飞船与神舟系列载人飞船不同,在返回阶段将使用“群伞系统”,降落时返回舱受风力影响情况更为复杂。团队已将视野投向新一代载人飞船落点预报算法的优化工作,向着新的测控技术高地发起冲锋。
“牧星人”精神代代相传
1999年,神舟一号无人飞船任务取得圆满成功。而那时,现任西安卫星测控中心高级工程师的崔卫华还是一名青年航天人。1996年,崔卫华刚刚完成学业,走上航天测控岗位。那正是载人航天工程起步的关键期,为满足测控需要,西安卫星测控中心决定建立新一代多星测控应用软件平台,并在此基础上研发新的返回控制和落点计算软件,还要通过新平台建立国际化的远程透明遥控模式……
“这在我们中心此前30年的建设发展历程中,是前所未有的跨越。”崔卫华以“透明遥控”为例,在我国航天事业发展初期,由于中心和各测控站之间的通信能力有限,在执行任务时,上行遥控指令的发送需要由中心指挥、测控站实施,不仅人工协调环节多,发令和判断的时效性也难以保证。而通过研发基于航天器控制语言的透明遥控平台,能使中心具备对测控站设备的直接监控能力,所有数据均由中心实时处理,使其成为卫星控制的真正主体的同时,使测控设备成为信息传输的透明通道。
载人航天工程立项至今,我国已建成了陆、海、天基全面覆盖的航天测控网,其具有高可靠性、高精度、高实时、高数据率,综合性能已达到了国际先进水平。
退休前,西安卫星测控中心高级工程师祁思禹是张殷龙的“老搭档”,凭借在航天器回收领域的丰富经验与丰厚成果,他奠定了神舟飞船搜救回收的技术基础。现在,祁思禹已年近九旬。“功成不必在我,功成必定有我。我们这一代人,盼这一天盼了半辈子,可未来终究属于年轻人。能让他们踩在我们的肩膀上干成这份事业,我们很知足。”
“三十年栉风沐雨,三十年春华秋实。看到中国空间站真正建造成功,所有‘牧星人’付出的一切都是值得的!”如今已是两鬓斑白的崔卫华也动情地说。
身居斗室之中,经纬九天之间。“我们几代测控人勇闯新路、锲而不舍的巡天之路,铸就了与载人航天精神同气连枝、一脉相承的航天测控精神。”西安卫星测控中心总工程师杨开忠说。
标题出自毛泽东《水调歌头·游泳》