全新測控通信網(wǎng)為首次空間交會(huì)對接護(hù)航
——新華社記者對話測控通信系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師錢衛(wèi)平
新華社北京１１月２日電（記者田兆運(yùn)、李宣良、王經(jīng)國）神八飛天，牽手天宮。在這場舉世矚目的追逐牽手的太空大戲中，測控通信系統(tǒng)成為整場大戲能否精彩上演的關(guān)鍵。
交會(huì)對接任務(wù)重點(diǎn)在飛控，難點(diǎn)也在飛控。作為交會(huì)對接任務(wù)測控通信系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)師，錢衛(wèi)平成竹在胸，信心滿懷。
１９８４年畢業(yè)于國防科技大學(xué)電子工程系的錢衛(wèi)平，現(xiàn)任北京跟蹤與通信技術(shù)研究所所長、中國載人航天工程測控通信系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師，先后獲國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)２項(xiàng)、二等獎(jiǎng)１項(xiàng)，１９９６年獲航天基金獎(jiǎng)，２０００年享受政府特殊津貼。
測控通信系統(tǒng)架設(shè)天地通道
記者：在載人航天任務(wù)中，應(yīng)當(dāng)如何理解測控通信系統(tǒng)所發(fā)揮的作用？
錢衛(wèi)平：測控通信系統(tǒng)是航天工程的一個(gè)重要組成部分，作用主要有：對運(yùn)載火箭、飛船、目標(biāo)飛行器、衛(wèi)星等各種飛行器的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測量，確定它們的軌跡等，也就是要“知道它們在哪里，要去哪里”；嚴(yán)格監(jiān)控飛行器在飛行過程中的狀態(tài)，通過安設(shè)傳感器，發(fā)遙測信號到地面，以此來監(jiān)視其狀態(tài)，一旦出現(xiàn)問題，才能及時(shí)處置緊急情況；要保持天地之間的通信，包括語音、圖像、數(shù)據(jù)的傳輸；最后是飛行控制，前面三個(gè)方面主要是為控制服務(wù)，包括軌道控制、變軌，對有效載荷、飛行器的重要部件等的控制。
記者：在首次交會(huì)對接任務(wù)中，測控通信系統(tǒng)承擔(dān)的主要任務(wù)是什么？
錢衛(wèi)平：在載人航天工程的八大系統(tǒng)中，測控通信系統(tǒng)是從航天器起飛至壽命結(jié)束的整個(gè)過程中天地聯(lián)系的唯一手段，承擔(dān)著對火箭、目標(biāo)飛行器和飛船的飛行軌跡、姿態(tài)和其上各分系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)視與控制任務(wù)。
在這次交會(huì)對接任務(wù)中，測控通信系統(tǒng)有五大任務(wù)。一是利用陸海天基測控通信網(wǎng)對長征二號Ｆ運(yùn)載火箭和天宮一號目標(biāo)飛行器、神舟八號飛船進(jìn)行測量、控制，建立與航天器之間的話音和圖像通信。二是完成天宮一號和神舟八號兩個(gè)航天器的在軌協(xié)同飛行控制和運(yùn)行管理。三是完成神舟八號向天宮一號逐步逼近過程中的遠(yuǎn)距離導(dǎo)引任務(wù)。四是承擔(dān)天宮一號和神舟八號在軌運(yùn)行期間的空間碎片碰撞預(yù)警和規(guī)避任務(wù)，確保航天器在軌安全運(yùn)行。五是飛行出現(xiàn)異常時(shí)，按照事先制訂的緊急處置預(yù)案或原則，對天宮一號或神舟八號進(jìn)行應(yīng)急飛行控制，保證航天器安全。
交會(huì)對接任務(wù)面臨多項(xiàng)新挑戰(zhàn)
記者：交會(huì)對接任務(wù)中，測控通信系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)和難點(diǎn)是什么？
錢衛(wèi)平：這次交會(huì)對接任務(wù)，對測控通信系統(tǒng)提出了許多新要求，我們也遇到了許多新的挑戰(zhàn)。主要是：第一是第２４個(gè)太陽活動(dòng)峰年的來臨，對測控通信鏈路和定軌預(yù)報(bào)精度帶來潛在影響。交會(huì)對接任務(wù)時(shí)，正值第２４個(gè)太陽活動(dòng)峰年的來臨，太陽風(fēng)暴會(huì)使大氣密度模型誤差增大，對定軌預(yù)報(bào)精度產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致測控鏈路中斷、電子設(shè)備失效。
第二是如何確保遠(yuǎn)距離導(dǎo)引準(zhǔn)確完成。任務(wù)實(shí)施過程中，測控通信系統(tǒng)承擔(dān)著將神舟八號導(dǎo)引至距天宮一號５２公里處的任務(wù)，當(dāng)神舟八號在５２公里處不能與天宮一號建立正常聯(lián)系時(shí)，還需將飛船導(dǎo)引至距目標(biāo)飛行器５公里遠(yuǎn)的位置。在飛船飛行的前２８圈中，需對飛船進(jìn)行５到６次精確軌道控制，每次控制僅間隔３到５圈。這時(shí)，測控通信系統(tǒng)要完成測定軌、控制參數(shù)計(jì)算、復(fù)核、比對、確認(rèn)和上行遙控?cái)?shù)據(jù)注入，時(shí)間非常緊急，是以往載人航天任務(wù)從來沒有過的。同時(shí)，遠(yuǎn)距離導(dǎo)引控制事件多，相應(yīng)的應(yīng)急控制和緊急處置需求也多，對任務(wù)的順利實(shí)施提出了很高的要求。
第三是雙目標(biāo)協(xié)同測控通信，對測控通信資源的優(yōu)化調(diào)配、協(xié)同控制、天地配合提出挑戰(zhàn)。交會(huì)對接任務(wù)需要同時(shí)完成神舟八號和天宮一號兩個(gè)密切相關(guān)航天器的測控通信管理，要求在總體方案設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮協(xié)同管理需求，在資源配置和系統(tǒng)能力建設(shè)方面進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，在飛控實(shí)施中要求統(tǒng)籌集中，確保任務(wù)順利完成。
第四是自主控制期間的監(jiān)視與處置對測控通信系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力構(gòu)成挑戰(zhàn)。遠(yuǎn)距離導(dǎo)引完成后，由神舟八號自主控制向天宮一號逼近直至對接，在此期間，測控通信系統(tǒng)重點(diǎn)對飛船和目標(biāo)飛行器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，把握變化趨勢，在停泊點(diǎn)快速對狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)和檢查，必要時(shí)實(shí)施緊急處置。
數(shù)百種應(yīng)急預(yù)案保障交會(huì)對接順利完成
記者：交會(huì)對接遠(yuǎn)距離導(dǎo)引能否成功是這次任務(wù)的關(guān)鍵，對于這一難題，系統(tǒng)采取了哪些解決的辦法？
錢衛(wèi)平：我們測控通信系統(tǒng)重點(diǎn)開展了３個(gè)方面的工作。一是針對遠(yuǎn)距離導(dǎo)引中定軌預(yù)報(bào)短時(shí)、高精度要求，集中優(yōu)勢力量，對ＵＳＢ、中繼衛(wèi)星、ＧＰＳ等多種測量手段的精度水平進(jìn)行了深入摸底和仿真試驗(yàn)，尤其是針對不同空間環(huán)境情況下的精度水平，開展了短弧定軌技術(shù)研究，對測軌資源進(jìn)行了適當(dāng)補(bǔ)充。
第二個(gè)方面是針對飛控實(shí)施時(shí)間緊的要求，對飛控流程進(jìn)行了優(yōu)化和細(xì)化，為飛控中心專門研制了注入數(shù)據(jù)快速驗(yàn)證會(huì)簽系統(tǒng)，這使飛控實(shí)施效率獲得了大幅提升。
第三是針對應(yīng)急控制和緊急處置多的特點(diǎn)，制訂了數(shù)百種應(yīng)急預(yù)案，并進(jìn)行了逐一演練，確保任務(wù)中一旦出現(xiàn)應(yīng)急情況能夠快速有效應(yīng)對。
記者：空間碎片的預(yù)報(bào)和規(guī)避是否也是這次任務(wù)中測控通信系統(tǒng)承擔(dān)的任務(wù)？
錢衛(wèi)平：是的，空間碎片的碰撞預(yù)警和規(guī)避，是測控通信系統(tǒng)承擔(dān)的又一重要任務(wù)。為確保天宮一號和神舟八號的安全，同時(shí)，也為后續(xù)有人飛行積累經(jīng)驗(yàn)，我們首次將空間碎片的預(yù)警及規(guī)避工作納入到測控通信系統(tǒng)工作范圍。由于交會(huì)對接任務(wù)持續(xù)時(shí)間長、軌控次數(shù)多，將空間目標(biāo)碰撞預(yù)警與飛控工作在實(shí)時(shí)任務(wù)中進(jìn)行強(qiáng)耦合，對預(yù)警與規(guī)避流程和飛控操作的結(jié)合提出了較高要求。就像天氣預(yù)報(bào)一樣，我們每次預(yù)報(bào)未來三天可能出現(xiàn)的空間碎片情況。
記者：與神舟七號任務(wù)相比，測控通信系統(tǒng)在技術(shù)上有哪些改進(jìn)？
錢衛(wèi)平：為圓滿完成交會(huì)對接任務(wù)，測控通信系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)較以往載人航天任務(wù)發(fā)生了較大變化，中繼衛(wèi)星系統(tǒng)正式參加任務(wù)，形成了天地基相結(jié)合的測控體系；測量船由神七任務(wù)時(shí)的５艘調(diào)整為３艘，以保重點(diǎn)、短航程為原則設(shè)計(jì)任務(wù)船位；新建澳大利亞西澳站，與巴西和法國開展國際聯(lián)網(wǎng)，提高地面測定軌能力；改造部分地面測控設(shè)備和中繼衛(wèi)星地面系統(tǒng)設(shè)備；調(diào)整上升段運(yùn)載火箭測控設(shè)備，進(jìn)一步加強(qiáng)了上升段測控能力；參試測控設(shè)備完成了新一輪的研制、改造，以全新狀態(tài)參加任務(wù)；任務(wù)中心軟、硬件系統(tǒng)全面升級換代，中心的信息處理能力有了明顯提升；構(gòu)建了一體化試驗(yàn)信息系統(tǒng)，提升了綜合任務(wù)能力；通信系統(tǒng)進(jìn)行了全系統(tǒng)的新研改造，提升了信息傳輸能力。
記者：在這次交會(huì)對接任務(wù)中，測控通信系統(tǒng)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有哪些？
錢衛(wèi)平：測控通信系統(tǒng)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有五項(xiàng)：一是設(shè)計(jì)了陸海天基測控通信系統(tǒng)緊密協(xié)同的測控通信工作模式；二是利用有限測控通信資源實(shí)現(xiàn)在兩天時(shí)間內(nèi)通過多次軌道控制可靠完成飛船的遠(yuǎn)距離導(dǎo)引任務(wù)；三是綜合利用ＵＳＢ、中繼衛(wèi)星系統(tǒng)、ＧＰＳ等多種手段融合處理，確?？臻g環(huán)境異常情況下遠(yuǎn)距離導(dǎo)引精度指標(biāo)要求；四是將空間碎片預(yù)警與規(guī)避控制工作納入正常飛控流程，確保飛船和目標(biāo)飛行器在軌安全運(yùn)行；五是全面使用了一體化的試驗(yàn)信息系統(tǒng)提供任務(wù)支持。
