飛船著陸場建設的六大亮點

從神舟七號升空的那一刻起，著陸場系統(tǒng)便進入緊張的倒記時，分布在祖國各地的搜救隊伍嚴陣以待，做好飛船隨時返回的搜救準備工作。據(jù)載人航天工程著陸場系統(tǒng)總設計師吳斌介紹，作為標志著整個飛行試驗任務是否圓滿成功的關鍵一環(huán)，著陸場系統(tǒng)的首要任務是盡快搜救到返回地面的航天員，與前六次任務相比，神舟七號著陸場系統(tǒng)在信息獲取、快速反應能力、通信等方面部有很大變化，主要體現(xiàn)在六個方面。

機動高效的空中搜救指揮平臺

空中搜救指揮平臺是著陸場系統(tǒng)的一大亮點，也是神舟七號整個飛行試驗過程的亮點之一。

從神舟一號到神舟六號，對返回艙搜索搜救采用的是空中搜救為主、地面搜救為輔的模式，即通過空中直升機搜索，發(fā)現(xiàn)返回艙后將信息傳到地面指揮所，由指揮所命令地面搜救力量進行營救航天員和處置返回艙的工作。通過六次的實戰(zhàn)驗證，這種搜救模式漸漸突顯出弊端，一是搜救人員隊伍和裝備過于龐大，給組織管理和信息聯(lián)絡帶來不便；二是中間環(huán)節(jié)繁瑣，快速反應能力較弱，大大影響了搜救工作的時效性。自神舟六號任務以來，北京跟蹤與通信研究所承擔著陸場系統(tǒng)建設總體設計的科研人員，攻堅克難，大膽進行綜合集成創(chuàng)新，確立“控制規(guī)模、增強功能、有效整合”的原則，將搜救模式轉變?yōu)椤翱罩兴丫群教靻T、地面處置返回艙”的組織指揮模式，通過建立空中搜救指揮平臺，將搜救的組織指揮從地面轉移到空中，簡化了中間環(huán)節(jié)，保證了各種信息的迅速傳輸，更便于北京聯(lián)合指揮所及時掌握航天員搜救工作進展。

該平臺由主著陸場地理信息和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、北斗指揮型用戶終端等設備組成。主要功能有：一是對飛船實時返回軌道數(shù)據(jù)、落點預報數(shù)據(jù)的接受與顯示；二是對搜救載體態(tài)勢信息的接收與顯示；三是任務中的指揮通信。著陸場地理信息和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要接收北斗指揮用戶終端發(fā)送的搜救載體態(tài)勢信息，以及北京中心發(fā)送的飛船返回艙返回軌道數(shù)據(jù)、落點預報數(shù)據(jù)和工程遙測處理結果數(shù)據(jù)，通過對上述信息進行處理后疊加顯示在主著陸場區(qū)電子地圖上，監(jiān)視搜索返回艙態(tài)勢，為指揮員提供搜索輔助決策信息。建立新型的衛(wèi)星通信和超短波通信系統(tǒng)，為空中搜救隊伍與北京中心之間的信息傳輸提供了可靠的話音和數(shù)據(jù)的通信鏈路。北斗指揮型用戶終端匯集主著陸場各搜救載體的位置信息，同時傳輸?shù)降乩硇畔⒑蛿?shù)據(jù)處理系統(tǒng)。通過以上技術手段，實現(xiàn)了對返回艙搜索的無縫鏈接。

科學精干的搜救資源分布

著陸場系統(tǒng)與其它六大系統(tǒng)比較，最特殊的就是隊伍龐大、涉及部門多、指揮協(xié)調工作量大。吳斌說，今后著陸場系統(tǒng)建設要朝著組織精簡、快速機動的方向發(fā)展。

神舟七號返回艙的搜索充分利用了我國已有的應急機制來完成，最大限度地壓縮了地面搜救隊伍、車輛和相關設備。這種壓縮不是簡單的增減，是在科研人員的反復論證和演練，通過一定的技術手段支撐，確保搜救工作各環(huán)節(jié)做到萬無一失。系統(tǒng)內優(yōu)化整合的有：將原陸上上升段的4個應急救生區(qū)壓縮成3個，綜合應用主、副著陸場的搜救力量，使其負責從發(fā)射場到山西榆次大約1100千米上升段的應急救生，另外區(qū)域由濟南軍區(qū)負責實施應急搜救；上升段海上應急濺落區(qū)劃分給交通運輸部負責，打撈船由6艘減至3艘；運行段應急搜救簡化了空中機動搜救規(guī)模，取消了兩架伊爾－76直升機和搭載搜救車隊。

首次應用北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是一個全天候、高精度、快速實時的區(qū)域性導航定位系統(tǒng)，由我國自主研發(fā)、運行管理的導航定位系統(tǒng)。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是首次參加神舟飛行試驗任務，科研人員在經過大量的試驗后，最終確定在北京任務聯(lián)合指揮所和主副著陸場配置指揮用戶終端，以完成對主、副著陸場北斗指揮型用戶終端和著陸場搜救載體北斗通信型用戶終端的指揮和信息傳輸，以及完成北斗綜合態(tài)勢系統(tǒng)和北京中心的數(shù)據(jù)傳輸。主、副著陸場配置的指揮型用戶終端，主要完成對所屬搜救載體北斗通信型用戶終端的指揮和信息傳輸。在搜救直升機和固定翼飛機等搜救載體上安裝機載用戶終端，實時掌握搜救載體的位置。另外，北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)兼有短信功能，指揮員可通過發(fā)短信的形式搜集搜救信息和發(fā)布指令，實現(xiàn)統(tǒng)一指揮調度，最大限度地實現(xiàn)快速有效搜索返回艙和營救航天員的目的。短信內容最多可發(fā)170個漢字。

可靠有效的無線電測量定位系統(tǒng)

由于受氣動、地形地貌等諸多因素的影響，返回艙著陸的姿態(tài)不能像人們設定的那樣，直立于地面，往往會發(fā)生傾斜或傾倒狀態(tài)。一旦出現(xiàn)這種狀態(tài)時，返回艙發(fā)出的信號會發(fā)生極化變異，導致空中或者地面的搜救隊伍收不到信號或收到很弱的信號，從而給搜索搜救帶來困難，延長航天員出艙時間。

從2006年7月到2008年3月，北京跟蹤與通信技術研究所的科研人員經過系統(tǒng)仿真、分析論證、野外測試等上百次的試驗，成功研制出無線電測量定位設備，實現(xiàn)了導航定位設備與返回艙信號極化狀態(tài)下的匹配。一發(fā)一收，不管返回艙著陸姿態(tài)如何變化和任何地形，在一定距離內，高空、中空和地面的定向設備都能準確捕獲到返回艙的信號，確保救援人員在第一時間趕到現(xiàn)場。該設備利用了GPS定位系統(tǒng)、北斗導航定位系統(tǒng)，使目標定位更加精準。無線電測量定位系統(tǒng)的研制成功，突破了國外定向儀只能接收處理垂直極化的局限，填補了國內空白，達到世界先進水平。

周密安全的返回艙夜間回收

神舟七號是夜晚發(fā)射，傍晚返回，搜索返回艙是在天氣越搜越黑的條件下進行，給搜索工作帶來了極大不便。根據(jù)這一情況，著陸場系統(tǒng)的科研人員總結以往任務夜間搜索回收的經驗，在充分發(fā)揮機載超短波定向儀和北斗導航定位綜合態(tài)勢系統(tǒng)作用的基礎上，在搜索直升機上安裝了機載紅外助降設備和大功率搜索探照燈，以保證在距離地面300～500米的范圍內，駕駛員能夠準確辨別出高壓線、房屋、樹叢等地形地貌，能在比較大的范圍內找到一塊理想的降落地。另外，為空降兵小組配備了便攜式夜視儀，給航天員隨身攜帶有國際救援示位標手機、銥星電話、衛(wèi)星定位儀、救生信號槍、海水染色劑、救生口哨等表位示位與通信設備。返回艙著陸后，航天員可用銥星手機與北京任務指揮所進行話音通信，空中搜救分隊的醫(yī)監(jiān)醫(yī)保醫(yī)療救護作業(yè)人員利用直升機上的通話電臺，實現(xiàn)與航天員的話音通信。強大的技術保障、全方位的立體布控，大大提升了夜間回收返回艙的能力，為實現(xiàn)快速有效搜救的目標奠定了基礎。(崔建平 攝)

先進精準的“黑障”跟蹤測量技術

黑障區(qū)是指飛船進入大氣層時，由于快速下降，與大氣劇烈摩擦在飛船周圍形成一層等離子鞘套，導致飛船與地面失去通信聯(lián)系，從而使指揮部門不知道飛船的狀態(tài)。

飛船在黑障區(qū)的飛行大約有三、四百秒，由于信號中斷，這是最危險的階段。為了攻克這一課題，科研人員，在系統(tǒng)內配置了兩部有限電掃雷達，可以對黑障區(qū)返回艙進行跟蹤測量。這些精確測量數(shù)據(jù)會及時傳輸?shù)奖本╋w行控制中心，從而計算出返回艙的返回軌道，并預報出返回艙的著陸點，這是快速有效搜救航天員的重要前提。