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神舟十号发射时间 “神舟一号”发射时:他们的平均年龄只有28岁

对于北京航天控制中心来说,“长征七号”的首次飞行,“天宫二号”的发射,“神舟十一号”的载人飞行,2016年将是接下来重大任务的一年。

这家机构位于北京西北郊区,在普通人眼里颇为神秘,刚刚过了20岁生日。被称为中国载人航天和深空空探测工程的“神经中枢”。在之前所有的重大任务中,所有的指令都是从这里发出的,所有的数据都是从这里收集的,所有的信息都是从这里传递的。万一发生事故,这里会做出紧急决定。

“如果把一架飞机比作风筝,那就是北京飞行控制中心牵着风筝线。当然,这条线是看不见的。”中国科学院院士叶培建表示,通过全球测控网络,北京飞行控制中心可以监控飞机状态,遥控飞机完成各种动作,实现地面与航天员之间的音视频通话,并回传图像。

“没有北京飞行控制中心的高质量工作,我们不可能完成这么多太空任务。”叶培建说道。

神舟一号发射时,他们的平均年龄只有28岁

在任务准备期间,46岁的北京飞行控制中心副主任李继安再次进入指挥大厅。在这个频频出现在聚光灯下的现代化大厅里,李继安听到了任务成功时同事们的掌声和欢呼声,也看到了老一辈科学家们喜极而泣的场景。

在过去的20年里,北京飞行控制中心多次成为世界关注的焦点。自1999年神舟一号首次飞行以来,该中心成功完成了历次载人航天、交会对接和四次探月工程,保持了100%的飞行控制成功率。

李继安见证了北京飞行控制中心从无到有的发展。1992年,中国决定实施代号为“921工程”的载人航天工程,并确定了“八保九保”的目标,即争取在1998年和1999年进行首次航天器发射试验。

1996年3月,北京飞行控制中心成立,第一座飞行控制大楼在西北郊区的水田中破土动工。这时,李继安从Xi卫星测控中心调到北京飞行控制中心。他记得飞行控制大楼孤零零地立在空地上,“几个出租车司机都不知道有这么个地方”。

当时有人用“三无”来形容新成立的中心:没有现成的载人航天任务设备,没有可用的软件代码,没有完整的飞行控制方案。

更迫切的是缺人。几位老同志带来新招收的大学生。“大学生脑子跟白纸一样,连飞船长什么样都不知道。”。

“中国载人航天工程会因为北京飞行控制中心建设速度而延期吗?”一些领导人表达了他们的关切。

“虽然时间很紧迫,但有效利用时间的主动权掌握在我们手中。”这些飞控领域的创业者每天活跃在飞控大厅、食堂、宿舍,眼睛都熬红了。

“有时候两三个月出去一次,突然发现太空城外面多了一条路。问了才知道是新建的。人家肯定会想,你是火星人?”李继安笑着嘲笑自己。

回顾过去,李继安认为神舟一号发射前的三年对他们来说是一段艰难的时光。人员经验不足,软件平台尚未搭建,大量工程问题暴露,一切都在探索中。

在这样的背景下,这群开拓者像蜘蛛丝一样穿梭于大小仪器、电缆、不同厚度的插头之间,通过反复试验,研制出第一代综合空间飞行控制平台,用于支撑各类任务和多目标测控的需要。

渐渐的,这群年轻的大学生发现,相对于在其他单位做学生和助理的人,他们大多在各自领域的关键岗位上,甚至具备了独立的能力。

1999年11月20日,神舟一号飞船如期在酒泉航天发射场发射。指挥大厅里的人们沉浸在兴奋之中。他们互相拥抱,使劲鼓掌,有的人激动得哭了。这个时候,这个神奇的年轻群体的平均年龄只有28岁。

那些时刻准备解决危机的日子有着迷人的魅力

2003年10月15日至16日,中国第一位进入“太”空的航天员杨利伟在太空中巡视了21小时23分钟,并在飞船上向世界发出了中国的问候。

这是一个永远铭记中华民族历史的时刻,中国进入了载人航天的新时代。从技术角度来说,由于人类的出现,相关保障更加复杂,对飞行控制提出了更高的要求。

“人生就是人生的事,一定要保证不丢东西。”李继安说。

但要万无一失太难了。他记得神舟一号任务期间,飞船飞到第14圈时,突然没有执行中心发出的数据注入指令。如果不采取措施,航天器将因失去控制而偏离轨道,导致无法返回。

在飞行控制大厅里,气氛突然凝固了。领导命令李继安迅速拿出一个应急计划。在短短30分钟内,他和同事们认真分析了测控方案,迅速完成了故障分析和测控条件计算,提出了故障排除方案,并进行了数据注入模拟验证。最后,他在飞船返程计划发射前仅10秒钟就成功注入了应急数据,使飞船能够按计划顺利返回着陆点。

“载人航天系统太大太复杂。每次飞船起飞,就像一块石头压在胸口,直到任务圆满完成。”李继安记得,在之前的载人航天任务中,当火箭发射升空时,他的双腿会不由自主地颤抖。

事实上,北京飞行控制中心的科技人员对风险的警惕性很高,他们花在风险控制上的时间远远多于正常任务。

从神舟二号任务开始,李继安带领课题组开发了“天地一体飞行控制验证系统”。在任务实施之前,用原型飞船、宇航员乘员、实战软件、真实测控设备进行验证,相当于先在地面的天空中排练任务,在地面发现问题,解决问题。

据介绍,总务室的小伙子高在近八年的时间里研制出了一套航天器故障诊断系统,能够准确预测航天器故障和参数越界现象。“只要报警,值班人员就会注意到故障,大大提高了人们控制飞船的能力”。

李继安认为,“神舟一号”任务和交会对接任务是北京飞行控制中心应对技术难题最困难的两个时期,也是风险管控压力最大的两个时期。

2012年6月18日,“神舟九号”与“天宫一号”进行了首次载人交会对接。载人交会对接飞行控制事件密集,每一次控制都会有风险。

按照协同工作程序实施控制。传统的协同编程依靠人工,“加起来几百万字”,不仅容易出错,而且无法进行动态调整。

邢锦江博士自愿在短时间内突破几个关键问题,开发了一套载人航天飞行控制协同自动规划决策支持系统。“以前需要几个人工作几个月,现在只要配置文件做好,按个键十分钟就能出结果”,大大提高了效率和应急能力。

按照计划,整个交会对接过程需要7分钟。李继安记得,为了不在这7分钟内犯任何错误,办公厅做了50多页监控页和60多种方案。这些计划就像一个待命的大网络,随时准备解决每一个可能的危险。

感谢大家的努力,神舟九号和天宫一号成功完成了中国首次载人交会对接。

李继安经常想起一次谈话。“神舟三号”任务期间,他问老领导:“你觉得这次任务会有问题吗?”

“你可以把心放在肚子里,没问题!出了问题,我们可以解决!”当时的中心主任奚正非常坚定地告诉他。

这种自信从何而来?李多次问自己。“我认为这是基于我们对卓越任务的准备和对许多任务的磨练。这是基于我们对飞行控制任务越来越熟悉,对飞行控制技术越来越有信心。”

后来,他在履行职责时,会仔细阅读每一份应急预案,但他不再紧张,而是变得像老领导一样冷静。“飞控不仅是技术,更是艺术”十几年来,习正的话一直记在心里。

他对随时可能出现的风险也有自己的理解:“每一次应急都是一次挑战,时刻准备迎接挑战,享受化解危机带来的成就感,这才是这项事业的魅力所在。”

探月工程实施的关键在于飞行控制,成败在于飞行控制

在进行载人航天工程的同时,中国人也把目光投向了离地球38万公里的月球。

2004年春,中国正式确立探月工程,决定实施“盘旋、坠落、返回”三步走战略。月球探测工程的测控任务落在成立8年的北京飞行控制中心身上。

在此之前,中国发射的飞机最远测控距离约为8万公里。嫦娥卫星行程38万公里。有领导指出,探月工程实施中“关键在飞控,成败在飞控”。

截至目前,北京飞行控制中心已成功完成嫦娥卫星测控的4项任务。谈到这四项任务,53岁的北京飞行控制中心总工程师周梁健(音译)可谓是胸有成竹。

“嫦娥一号”卫星是中国飞出地球的第一艘航天器。重要性怎么强调都不为过。”周对说道。当嫦娥一号传回月全图时,他觉得“神话般的事情都在我们手里”,他觉得很满足。

对于“嫦娥二号”,周也有相当生动的评价:“它是一颗出身卑微、梦想伟大的卫星。"

《嫦娥二号》原本是《嫦娥一号》的后援明星。“辈分很低,坐冷板凳”。随着嫦娥一号任务的圆满完成,它已经升级为探月二期工程的领航星,其核心任务是对嫦娥三号卫星登陆月球的洪湾地区进行详细勘测。

为此,嫦娥二号最近几个月从绕月200公里的轨道下降到距离月球表面仅15公里的成像轨道,最终获得了接近1米分辨率的图像。这次轨道控制的成功标志着中国航天测控技术的新突破。

由于精确的轨道控制,嫦娥二号在完成任务后仍然有足够的燃料。在中心的控制下,“嫦娥二号”从月球轨道移动到距地球150万公里的拉格朗日L2点。在那里,它拍摄了每四年靠近地球一次的“图塔蒂斯”小行星,创造了人类第一次近距离观察图塔蒂斯的记录。

随后服役很久的嫦娥二号燃料耗尽,飞到了太空的深度。从地球卫星(月球)到绕太阳飞行的小行星,周梁健表示,是北京飞行控制中心强大的空间测控能力支撑着嫦娥二号,“不断追逐梦想”。

2013年12月,“嫦娥三号”进行了中国首个月球软着陆任务,再次展示了北京飞行控制中心强大的关键技术突破能力。

"巡逻队的控制完全不同于航天器在轨道上飞行的控制."周介绍说,巡逻机行走在月球表面,总是与月球地形打交道,不可能事先知道月球地形,因此需要采用一种全新的控制手段——遥操作控制。

他带领团队开始了艰难的研究。“巡逻队的远程控制从未有过先例,地形重建、视觉定位和路径规划等大量新技术需要突破。”周解释说:“这是一项非常密集的关键技术突破,难度很大。”

最后,根据遥操作控制方法,巡逻采用视觉导航,安装三对摄像头拍照。中心根据返回的照片合成月球三维地形,在地形图上规划巡逻人员的行进路径,避开各种障碍物。

此外,他们还创新了多系统深度空干涉测量数据处理技术,为月球探测轨道的确定和月球表面的高精度定位提供了新的手段;实现了三维可视化技术,通过实时数据驱动,将38万公里外的月球拉近了眼睛的前方,让决策者可以直观地观察到“玉兔”在月球上的一举一动;它突破了月球探测器机械手的运动控制技术,实现了月球探测器的高精度原位控制,并将探测器距离精确控制到毫米级。

最后,嫦娥三号成功执行了中国首个月球软着陆任务,登月舱和巡逻机实现了奇妙的相互拍摄,还了第一张从月球上拍摄的五星红旗照片。嫦娥三号任务圆满成功,中国成为继美国和苏联之后第三个实现月球软着陆的国家。

好消息接踵而来。2014年,再入飞行器试验圆满成功,探月工程第三阶段拉开帷幕。周觉得中国人离探月工程的成功越来越近了。

目前,周正在解决嫦娥五号采样返回任务中的关键技术问题,“刚刚开始软件开发和飞行控制实施方案初稿的编写,测试还在后头”。

二十年后我们还会见面

在平均年龄34岁的一线科技人员为新任务奋战的同时,一群头发花白的老人再次来到北京飞行控制中心。他们是在这里工作过的退休干部,来参加中心成立20周年座谈会。

“和别人谈工作经验,我先说我是北京飞行控制中心的人。这是全社会向往的地方。”前中心的老领导张生元说。在这次座谈会上,他特意穿上了神舟一号任务前的工作服,引来了一片羡慕的目光。

会前,这些老人参观了北京飞行控制中心20年发展图片展,不时指着一张图片大声说话。“很多我们想做又不敢做的事,你都做到了!”王,原中心一室高级工程师,情不自禁。

20年来,北京飞行控制中心成功完成了10次神舟飞船和天宫一号任务,完成了嫦娥一号和嫦娥二号的探月、嫦娥三号的巡月和再入返回试飞任务。

此外,他们还突破了载人航天和探月工程的一系列关键飞行控制技术,形成了一套规范高效的飞行控制任务组织实施模式,构建了性能先进、运行稳定的飞行控制任务系统。20年来,科技人员独立开发了两代飞控软件系统,目前正在开发可独立控制的第三代软件系统。

更可贵的是,一批高水平的年轻科技骨干已经在飞行控制领域发挥了重要作用。航天飞行动力学技术博士后研究中心和国防重点科技实验室也已在北京飞行控制中心着陆。

航天员刘旺前不久与国外同行和研究人员交流,发现对方不仅称赞中国的技术,还称赞中国载人航天研究人员的年龄结构。李继安还听说一位退休的俄罗斯航天中心主任来参观时说:“你们有这么多黑头发的航天测控人员,真是令人羡慕!”

为了未来,这群精力充沛的研究人员已经准备好了。北京飞行控制中心主任陈表示,在过去的20年里,北京飞行控制中心经历了四个发展阶段:艰苦创业、功能完善、实现突破、开拓领域、拓展使命、克服困难、全面提升。现在中心进入了面向未来、创新发展的新阶段。从2016年到2022年,中心将持续开展载人航天工程、探月工程和自主火星探测任务,共20次,平均每年近4次。除了任务密度高,还将面临“新火箭、新发射场、新飞机、新任务平台”的局面。

“我觉得大家都很神奇!”在座谈会上,代表老专家发言的王高声说:“我想再过二十年再见面!”他话音一落,飞行管制员在现场热烈鼓掌。(王大江宁齐登峰)

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