打造航天通信測(cè)控“天羅地網(wǎng)”

文/ 李志廣 莊 芳

打造航天通信測(cè)控“天羅地網(wǎng)”

文/ 李志廣 莊 芳

54所研制的通信測(cè)控系統(tǒng)，織就了一張密實(shí)、高效、清晰、完整的通信測(cè)控“天羅地網(wǎng)”。

10月17日，長(zhǎng)征火箭搭載著神舟十一號(hào)飛船，也搭載著國(guó)人的希望，飛向浩瀚天外。太空之約，傾情一吻，從此中國(guó)有了第一個(gè)真正意義上的空間實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始跨步邁向空間站時(shí)代。

“交會(huì)對(duì)接成功后，天宮二號(hào)與神舟十一號(hào)組合體將在太空運(yùn)行30天，完成為期一個(gè)月的太空試驗(yàn)，然后兩者分離，航天員乘坐返回艙，在著陸場(chǎng)重返地面。這將是我國(guó)迄今為止時(shí)間最長(zhǎng)的載人飛行。”中國(guó)電科54所所長(zhǎng)涂天杰介紹，“54所研制的通信測(cè)控系統(tǒng)，織就了一張密實(shí)、高效、清晰、完整的通信測(cè)控‘天羅地網(wǎng)’，在神舟十一號(hào)發(fā)射段、神舟飛船與天宮交會(huì)對(duì)接段、組合體在軌運(yùn)行段、返回艙著陸搜索救援段的全過(guò)程，發(fā)揮重要的通信和測(cè)控作用，為指揮員決策、測(cè)量控制飛行器安全運(yùn)行和宇航員與地面指揮中心的天地雙向溝通，提供堅(jiān)實(shí)的保障。”

打造安控系統(tǒng)：為宇航員生命安全系上“保險(xiǎn)繩”

“安全遙控設(shè)備是載人航天工程的最后一道安全屏障。在緊急情況下，它可以發(fā)送逃逸指令，幫助宇航員安全逃逸，為宇航員生命安全提供萬(wàn)無(wú)一失的保障，”該系統(tǒng)負(fù)責(zé)人張新社說(shuō)。

安控系統(tǒng)在神舟十一號(hào)任務(wù)中，如同飛船發(fā)射的“安全鎖”，飛行員生命安全的“保險(xiǎn)繩”。回想當(dāng)初調(diào)試設(shè)備的情景，項(xiàng)目總師張新社還有“不堪回首”的感覺(jué)。在設(shè)備連續(xù)加電、測(cè)試性能的拷機(jī)階段，一個(gè)監(jiān)控軟件出現(xiàn)異常，他帶著項(xiàng)目組成員連續(xù)奮戰(zhàn)了15個(gè)晝夜。“實(shí)在累了，就在聯(lián)試房的桌子上鋪一塊海綿墊，大家輪流休息一會(huì)兒”，張新社說(shuō)。

↑ 在北京飛控中心執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)保障任務(wù)的54所技術(shù)人員慶祝神舟十一號(hào)發(fā)射成功

“這些年輕人很不容易。孩子小，可他們忙起來(lái)，根本顧不上照顧家里。安控設(shè)備進(jìn)場(chǎng)安裝的時(shí)候，張新社的孩子剛出生20天。他帶著景志剛、王征等同志，在戈壁灘干燥、高溫、大風(fēng)的惡劣環(huán)境里，連續(xù)奮戰(zhàn)了一個(gè)半月。”測(cè)控系統(tǒng)總師陳建民說(shuō)。

雖然，為了載人航天任務(wù)，很多技術(shù)人員錯(cuò)過(guò)了孩子的成長(zhǎng)，可是正如54所某測(cè)控系統(tǒng)總師高京龍所說(shuō)，“國(guó)家的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，一個(gè)人只要參與其中，哪怕只有一點(diǎn)點(diǎn)，也會(huì)是一生的自豪。我們?yōu)榇烁冻龅男羷冢影嗉狱c(diǎn)，家人雖然辛苦，但最終是能夠理解的，也會(huì)因此產(chǎn)生一種自豪感。”

確保交會(huì)對(duì)接：要想“對(duì)得準(zhǔn)”，必先“測(cè)得準(zhǔn)”

“如果把天宮二號(hào)和神舟十一號(hào)比作一對(duì)戀人，那么，神舟十一號(hào)要想在太空擁抱他的新娘，就離不開(kāi)我們的通信測(cè)控系統(tǒng)這個(gè)紅娘。”54所測(cè)控系統(tǒng)總師陳建民說(shuō)。

飛船成功升空進(jìn)入預(yù)定軌道以后，與他的新娘“天宮二號(hào)”并不在一個(gè)軌道上，他們?cè)谙嗑嗌先f(wàn)公里的茫茫太空，“相思”不“相見(jiàn)”。互相看不見(jiàn)，就無(wú)從交會(huì)對(duì)接。陳建民介紹，要想完成交會(huì)，測(cè)控系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)對(duì)飛船進(jìn)行測(cè)控。

“測(cè)得準(zhǔn)，才能控得準(zhǔn)。54所通信測(cè)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)天宮二號(hào)和神舟十一號(hào)進(jìn)行‘精確定軌’，遠(yuǎn)距離引導(dǎo)并精確控制他們進(jìn)入距地393公里的對(duì)接軌道，讓他們實(shí)現(xiàn)‘相思并相見(jiàn)’”。高京龍說(shuō)。

進(jìn)入對(duì)接軌道后，通過(guò)測(cè)控系統(tǒng)發(fā)送遙控指令，神舟十一號(hào)開(kāi)始了“追妻路”。神舟十一號(hào)高速追趕天宮二號(hào)，逐漸向天宮二號(hào)逼近。測(cè)控系統(tǒng)要精準(zhǔn)測(cè)量、精確控制它們的飛行速度和姿態(tài)，“才會(huì)避免高速飛行之下，相吻不會(huì)變成相撞。”高京龍說(shuō)，“這一對(duì)戀人在太空完成擁吻這個(gè)高難度動(dòng)作，其難度相當(dāng)于在高速飛行中‘用線(xiàn)穿針眼’。這對(duì)我們的測(cè)控能力包括測(cè)控的精度提出了極高要求。”

研制“風(fēng)箏線(xiàn)”：“牧星人”就是幕后英雄

如果說(shuō)飛船成功上天的瞬間讓人心潮澎湃，交會(huì)對(duì)接的情景讓人期待，那么，編織通信測(cè)控網(wǎng)的54所科技工作者們，就是默默工作的幕后英雄。

“如果把飛行器比作風(fēng)箏,‘測(cè)控’就是手中牽動(dòng)的那根風(fēng)箏線(xiàn)。因此，也有人把我們稱(chēng)作‘牧星人’”。54所測(cè)控系統(tǒng)總師耿虎軍曾這樣說(shuō)。

為神舟十一號(hào)任務(wù)，54所為渭南站新研了一套測(cè)控系統(tǒng)。“時(shí)間緊是最大問(wèn)題。從項(xiàng)目啟動(dòng)，討論形成技術(shù)方案，采購(gòu)生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)一系列環(huán)境試驗(yàn)、溫度試驗(yàn)、設(shè)備調(diào)試，到設(shè)備出所，只用了7個(gè)月時(shí)間。正常情況下需要14個(gè)月。”系統(tǒng)總師高杰說(shuō)。

設(shè)備進(jìn)站安裝的時(shí)候，年僅30歲的技術(shù)人員姜照昶再次踏上渭南之路。這是姜照昶第五次參加載人航天任務(wù)。雖然年輕，卻是該系統(tǒng)的副總師，也是航天事業(yè)的一名老兵，“新設(shè)備有十余個(gè)大機(jī)柜，布線(xiàn)、走線(xiàn)、機(jī)裝、電裝，整個(gè)安裝下來(lái)，差不多用了兩個(gè)月的時(shí)間。這段時(shí)間，大家都是連軸轉(zhuǎn)，每天都要干到晚上10點(diǎn)以后。”

渭南站調(diào)試完畢，姜照昶回到石家莊，剛剛接手新任務(wù)不久，就接到父親病危的通知。“姜照昶的父親是某基地技術(shù)部的總工程師，渭南站也在他技術(shù)管轄的范圍內(nèi)。父子兩代都與航天測(cè)控有著不解之緣。”高杰說(shuō)。

姜照昶匆匆趕往西安探望病中的父親。醫(yī)生說(shuō)，其父積勞成疾，最后病倒在崗位上。就在不久前，在渭南站安裝調(diào)試設(shè)備的時(shí)候，他還與父親一起討論技術(shù)細(xì)節(jié)。以往的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，姜照昶覺(jué)得還歷歷在目！在姜照昶的印象里，父親總是一絲不茍，要求苛刻。他總是說(shuō)，為載人航天研發(fā)的設(shè)備，必須萬(wàn)無(wú)一失，一丁點(diǎn)兒差錯(cuò)都不行。

姜照昶匆匆奔往醫(yī)院，卻只來(lái)得及見(jiàn)到父親的最后一面。連遺言都來(lái)不及聆聽(tīng)。辦完父親的喪事，姜照昶再次前往渭南，為一個(gè)活動(dòng)測(cè)控站安裝調(diào)試設(shè)備。這一去，又是三個(gè)月。

神舟十一號(hào)發(fā)射前夕，姜照昶為飛船上天進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)保障。“現(xiàn)場(chǎng)保障壓力很大。大家都繃緊神經(jīng)，全力以待。精神真的是高度緊張。”但是，他知道，他必須要成功！

54所通信測(cè)控系統(tǒng)為天地之間提供了多條通信鏈路。它們就好像“千里眼”和“順風(fēng)耳”，有了它們，天宮雖遠(yuǎn)在天邊，卻仿佛近在眼前。

打造“千里眼”與“順風(fēng)耳”：實(shí)現(xiàn)天地之間“面對(duì)面”，讓天宮遠(yuǎn)在天邊，近在眼前

“通過(guò)我們研制的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)音、視頻圖像的雙向傳遞，讓航天員和地面人員進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像交互，航天員在天宮內(nèi)進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，航天飛行控制中心的專(zhuān)家可以通過(guò)視頻對(duì)其進(jìn)行指導(dǎo)。”陳建民說(shuō)。

54所通信測(cè)控系統(tǒng)為天地之間提供了多條通信鏈路。遍布各個(gè)測(cè)控站點(diǎn)的統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng)，提供天地之間的圖像傳輸。相比天宮一號(hào)，參加此次任務(wù)的統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng)又增加了話(huà)音通信的功能；天地通信系統(tǒng)擁有20兆帶寬的通信能力，在天與地之間架起一座完整、清晰、流暢的寬帶通信大橋；架設(shè)在太空36000公里的三顆中繼衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，通過(guò)我們研制的地面測(cè)控站，在天與地之間打造了一條寬帶、高效、可靠的通信傳輸天路。

“這幾條鏈路互為備份，各具優(yōu)勢(shì)。”高京龍說(shuō)，它們就好像“千里眼”和“順風(fēng)耳”，有了它們，天宮雖遠(yuǎn)在天邊，卻仿佛近在眼前。

“航天員需要在太空生活一個(gè)月之久，除了工作，如果沒(méi)有一些娛樂(lè)活動(dòng)，日子將極其難熬。我們多種通信鏈路在滿(mǎn)足工作需要的同時(shí)，可以滿(mǎn)足宇航員在天上看電視，上網(wǎng)，玩手機(jī)，甚至能夠與地面的親人面對(duì)面交流通話(huà)。”陳建民說(shuō)。

不斷技術(shù)創(chuàng)新：為搜索救援打造更高效的通信測(cè)控手段

54所在主著陸場(chǎng)和副著陸場(chǎng)都布設(shè)了多種通信手段，保證宇航員乘坐返回艙著陸后，搜救任務(wù)萬(wàn)無(wú)一失。為提高搜救效率，54所專(zhuān)門(mén)研制了多種類(lèi)型的衛(wèi)星通信設(shè)備，包括機(jī)載站、車(chē)載站、便攜站、固定站等各種站型。

與以往的設(shè)備相比，新設(shè)備的傳輸速率更高。這意味著加班加點(diǎn)成為項(xiàng)目組的常態(tài)，他們只能用勞動(dòng)強(qiáng)度彌補(bǔ)時(shí)間的不足！史上最快速度，是同志們用汗水換來(lái)的！

“裝載54所研制的機(jī)載衛(wèi)星通信系統(tǒng)的直升機(jī)，也是首次參加載人航天任務(wù)。它將在搜索救援任務(wù)中作為指揮機(jī)使用，指揮和引導(dǎo)參加搜索救援的直升機(jī)群。”該系統(tǒng)總師胡小洪說(shuō)，這套系統(tǒng)配備新一代衛(wèi)星通信終端，傳輸效率更高，信號(hào)更加穩(wěn)定，可以有效解決直升機(jī)旋翼對(duì)電波遮擋造成的數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題，把拍攝的圖像完整清晰地傳輸?shù)街笓]中心。

接到任務(wù)的時(shí)候，距離神舟十一號(hào)發(fā)射只有幾個(gè)月時(shí)間。技術(shù)人員侯永飛、魏瑞剛、張衡、姚國(guó)義4位技術(shù)人員，在胡小洪的帶領(lǐng)下，分工協(xié)作，放棄了周末休息，放棄了中秋節(jié)、國(guó)慶節(jié)與家人團(tuán)聚的時(shí)間，商討技術(shù)細(xì)節(jié)，攻克技術(shù)難關(guān)，不斷改進(jìn)波形算法，反復(fù)試驗(yàn)，多次到用戶(hù)處裝機(jī)驗(yàn)證設(shè)備性能。

為解決調(diào)試和測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，侯永飛以試驗(yàn)室為家，連續(xù)熬夜，在計(jì)算機(jī)編譯算法程序的空檔，才抽時(shí)間趴在工作臺(tái)上瞇一會(huì)，稍微恢復(fù)一下體力。

“54所人本身就有一種質(zhì)樸的品質(zhì)，在為載人航天事業(yè)研發(fā)和安裝設(shè)備的時(shí)候，我們不僅僅是進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，不僅僅是完成任務(wù)，我們還投入了自己的感情。”高京龍如是說(shuō)。

現(xiàn)場(chǎng)保障：凌晨三點(diǎn)多，他們體驗(yàn)了“荒原疾走 ”的感覺(jué)

“早上出發(fā)，連夜趕路，行程1000多公里，晚上11點(diǎn)半趕到現(xiàn)場(chǎng)，立馬開(kāi)展聯(lián)調(diào)工作，一口氣干到了第二天凌晨三點(diǎn)多。”前往現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行技術(shù)保障任務(wù)的技術(shù)人員沈玉說(shuō)。 此時(shí)，從測(cè)試場(chǎng)到住宿地，已經(jīng)沒(méi)有班車(chē)。沈玉、李東東只好徒步趕回住宿地。荒野靜寂，一路疾走，一個(gè)多小時(shí)才回到宿舍，“已經(jīng)累癱了！”可是，第二天還要早起，繼續(xù)調(diào)試設(shè)備。同事們都說(shuō)，干起活兒來(lái)，沈玉就是一個(gè)名副其實(shí)的女漢子！

由于參與搜救任務(wù)的無(wú)人機(jī)要具備全天候作業(yè)的能力，所以現(xiàn)場(chǎng)保障人員也要隨時(shí)待命。“保障人員經(jīng)常要凌晨一兩點(diǎn)鐘起床。有時(shí)，晚上睡得很晚，非常辛苦。”袁旭猛說(shuō)。

“不管在哪兒做技術(shù)保障，精神都是高度緊張的。”陳建民這樣說(shuō)，幾乎每次載人航天任務(wù)他都會(huì)去現(xiàn)場(chǎng)。這一次，他再次前往天地通信監(jiān)控中心進(jìn)行技術(shù)保障。10月16日晚8點(diǎn)，進(jìn)入中心的機(jī)房，整夜沒(méi)有合眼，直到聽(tīng)到神舟十一號(hào)飛船成功發(fā)射的喜訊，他才暫時(shí)松了口氣。

（作者單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第54研究所）