中國(guó)人有了自己的“太空家園”

許諾

2011年11月17日，神舟八號(hào)與天宮一號(hào)無(wú)人交會(huì)對(duì)接任務(wù)剛剛結(jié)束，北京航天飛行控制中心科研人員就馬不停蹄地投入首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)準(zhǔn)備工作，留給他們的時(shí)間僅僅只有7個(gè)多月。

載人交會(huì)對(duì)接是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)、高難度的復(fù)雜系統(tǒng)工程，在世界航天史上，其成功率僅僅是65%。特別是對(duì)載人航天工程的“神經(jīng)中樞”——北京航天飛行控制中心來(lái)說(shuō)，其難度不亞于在九天之上穿針引線，控制要求之準(zhǔn)、精度要求之高前所未有。

飛行控制精度是交會(huì)對(duì)接任務(wù)成敗的關(guān)鍵，也是北京飛控中心首先要解決的核心技術(shù)難題。重任落在了軌道室主任謝劍鋒的身上。盡管有神舟八號(hào)和天宮一號(hào)無(wú)人交會(huì)對(duì)接成功的經(jīng)驗(yàn)，但謝劍鋒深知載人航天人命關(guān)天，這次任務(wù)對(duì)精度要求更高，不允許出現(xiàn)絲毫誤差。

“準(zhǔn)確控制兩個(gè)以每秒7.8公里速度高速飛行的飛行器，就好比在太空中打兩個(gè)‘移動(dòng)靶。但我們的目標(biāo)是10環(huán)，9.9環(huán)都不行！”謝劍鋒給自己的團(tuán)隊(duì)定下了目標(biāo)。

攻堅(jiān)戰(zhàn)悄無(wú)聲息地打響了。機(jī)房當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)，計(jì)算機(jī)和演算紙就是決勝的武器。他們從對(duì)遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段控制策略進(jìn)行反復(fù)推演開(kāi)始，在浩如煙海的數(shù)據(jù)叢里和成百上千次的仿真演算中尋找可能改進(jìn)控制精度的一絲線索。

臨近2012年春節(jié)的一個(gè)深夜，剛剛回到家中躺下的謝劍鋒，腦子里仍塞滿了數(shù)據(jù)和模型。輾轉(zhuǎn)反側(cè)中，他腦海里突然閃現(xiàn)一個(gè)名字“空間環(huán)境參數(shù)”。

“對(duì)！可以通過(guò)改進(jìn)空間環(huán)境參數(shù)建立新的軌控推力模型，從而大大提高軌控精度！”

這個(gè)想法像一道閃電擊中了他，謝劍鋒猛地從床上躍起，不顧妻子的勸阻，一路向機(jī)房奔跑而去。隨后，他的團(tuán)隊(duì)成員一個(gè)個(gè)從家里先后趕回到機(jī)房。凌晨3點(diǎn)多，機(jī)房的窗外寒風(fēng)呼嘯，滴水成冰，機(jī)房?jī)?nèi)熒屏閃爍，鍵盤(pán)聲響，謝劍鋒和同事們毫無(wú)倦意，討論得熱火朝天。

經(jīng)過(guò)連續(xù)多日的艱苦奮戰(zhàn)，憑借深厚的理論功底和多年的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，謝劍鋒帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究出在不同控制目標(biāo)模式下的狀態(tài)規(guī)劃和優(yōu)化設(shè)計(jì)算法，利用測(cè)軌數(shù)據(jù)對(duì)空間環(huán)境參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，建立起全新的軌控推力模型，突破了遠(yuǎn)距離導(dǎo)引最優(yōu)控制策略及軌道重構(gòu)技術(shù)。這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了軌道控制精度由百米量級(jí)到十米量級(jí)的飛躍，確保了在較高太陽(yáng)輻射流量和地磁擾動(dòng)情況下，遠(yuǎn)距離導(dǎo)引控制精度高出指標(biāo)1個(gè)量級(jí)。任務(wù)中，他們利用這項(xiàng)技術(shù)將原計(jì)劃實(shí)施的5次變軌減為4次，在簡(jiǎn)化飛行控制操作的同時(shí)，也提高了航天員和飛行控制的安全性和可靠性。

2012年6月16日18時(shí)37分21秒，神舟九號(hào)飛船按照“零窗口”要求順利發(fā)射升空。6月18日14時(shí)左右，與天宮一號(hào)順利實(shí)施自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。

“嘀嘀嘀……”2012年6月24日上午8時(shí)，正在緊張執(zhí)行首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)的飛控大廳突然響起一陣刺耳的報(bào)警聲。

報(bào)警聲發(fā)自大廳遙測(cè)崗位的故障自動(dòng)診斷系統(tǒng)。正在值班的遙測(cè)總體工程師汪廣宏立刻對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)飛船陀螺風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)異常下降。陀螺是關(guān)系飛船姿態(tài)的重要器件，風(fēng)機(jī)速度下降會(huì)帶來(lái)器件溫度升高，導(dǎo)致陀螺工作異常，如果不立即采取措施，將直接影響即將進(jìn)行的手控交會(huì)對(duì)接。

此刻，距手控交會(huì)對(duì)接只剩下最后幾個(gè)小時(shí)了，情況萬(wàn)分緊急！飛控大廳陷入了一種極度的緊張氛圍，每個(gè)人的心都提到了嗓子眼。

“11號(hào)，請(qǐng)組織故障定位排查！”

“13號(hào)，請(qǐng)按照故障預(yù)案擬定處置流程！”

……

飛控大廳內(nèi)，任務(wù)總調(diào)度聲音異常冷靜，有條不紊地組織各崗位進(jìn)行故障處置。

接到指令后，總體室主任陳險(xiǎn)峰迅速組織成立故障處置小組，按照預(yù)案對(duì)陀螺進(jìn)行了重新關(guān)機(jī)、開(kāi)機(jī)。飛控大廳里，上百雙眼睛同時(shí)盯著電腦屏幕上的陀螺參數(shù)。

“風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)！”

“溫度下降5度、10度、20度……”隨著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)，陀螺溫度逐漸恢復(fù)正常。

半個(gè)小時(shí)后，故障順利排除。4個(gè)小時(shí)后，劉旺駕駛神舟九號(hào)飛船與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器成功進(jìn)行手控交會(huì)對(duì)接。

對(duì)中心來(lái)說(shuō)，這樣的故障雖然致命，但算不了什么，因?yàn)樗麄冊(cè)缬蓄A(yù)案。雖然手控對(duì)接只有短短8分鐘，但他們針對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題做了30多個(gè)監(jiān)視頁(yè)面，20多種預(yù)案。這些預(yù)案就像一張隨時(shí)待命的大網(wǎng)，時(shí)刻準(zhǔn)備著化解每一個(gè)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)，為飛船和航天員構(gòu)筑了平安通道。

2012年6月29日，神舟九號(hào)載有3名航天員景海鵬、劉旺、劉洋已經(jīng)在太空中飛行了13天，離預(yù)定北京時(shí)間10時(shí)還有不到3個(gè)小時(shí)就要著陸。就在這時(shí)，通過(guò)北斗終端接收的主場(chǎng)各個(gè)搜救載體數(shù)據(jù)接收信號(hào)斷斷續(xù)續(xù)?？萍既藛T立即重啟搜救室北斗終端，重新插拔天線饋線，更換備用電池等，數(shù)據(jù)接收依舊時(shí)有時(shí)無(wú)。

20分鐘后的08時(shí)14分，數(shù)據(jù)徹底中斷！

此時(shí)，大廳內(nèi)屏氣懾息！

千鈞一發(fā)，負(fù)責(zé)搜救指揮信息的指控室科技人員前往天臺(tái)打開(kāi)機(jī)蓋檢查設(shè)備，經(jīng)反復(fù)檢查，確認(rèn)電路板及線纜插接良好，最終分析判斷室外天線存在故障。

此時(shí)，室外風(fēng)雨交加，問(wèn)題變得更加棘手。緊急協(xié)調(diào)待用的2只備用北斗天線，由于其饋線接口與現(xiàn)有饋線接口不一致，嘗試安裝后都無(wú)法使用，怎么辦？沒(méi)有天線接收信息，就無(wú)法定位搜救，靠電話和調(diào)度進(jìn)行工作，后果將難以預(yù)料！這時(shí)，科技人員提出從中繼控管中心時(shí)統(tǒng)機(jī)房借用一根接口轉(zhuǎn)接線連接，連接后，重啟北斗用戶機(jī)，主場(chǎng)態(tài)勢(shì)接收數(shù)據(jù)立刻恢復(fù)正常！現(xiàn)場(chǎng)人員終于長(zhǎng)舒一口氣。

可是，新的問(wèn)題來(lái)了。臨時(shí)代通使用的北斗天線與原天線外形結(jié)構(gòu)不同，無(wú)法固定在現(xiàn)有支架上，會(huì)大幅影響數(shù)據(jù)信息的接收穩(wěn)定。關(guān)鍵時(shí)刻，一直跟著科技人員排查原因、檢修天線的勤務(wù)站士官趙志斌主動(dòng)請(qǐng)纓，請(qǐng)求自己站在天臺(tái)上用手持天線來(lái)?yè)?dān)負(fù)接收任務(wù)。

距搜救態(tài)勢(shì)指揮顯示系統(tǒng)正式承擔(dān)顯示保障任務(wù)僅剩下2分鐘了，趙志斌在風(fēng)雨中沖向天臺(tái)，在調(diào)整天線位置后，他擔(dān)心像蘑菇頭大小的天線信號(hào)接觸不良，手持代通天線面向北斗星的方位。任憑雨水打濕全身，手臂酸脹麻木，從09時(shí)41分至10時(shí)30分，趙志斌愣是擎舉天線佇立了50分鐘，圓滿保證了神九返回搜救態(tài)勢(shì)指揮顯示保障任務(wù)。

2012年6月29日上午10時(shí)許，北京航天飛行控制中心飛控大廳里群情雀躍，掌聲如潮。透過(guò)大廳正中央的巨幅液晶屏，人們看到剛從太空順利返航的神舟九號(hào)航天員景海鵬、劉旺、劉洋正手持鮮花，向大家揮手致意。

這是中華民族飛天夢(mèng)圓的時(shí)刻。首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)取得圓滿成功，中國(guó)從此成為世界上第三個(gè)完整掌握空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)的國(guó)家，成功跨入空間建站時(shí)代的大門(mén)，中國(guó)人有了自己建設(shè)的“太空家園”。