中國人有了自己的“太空家園”

許諾

2011年11月17日，神舟八號與天宮一號無人交會對接任務(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對接任務(wù)準(zhǔn)備工作，留給他們的時間僅僅只有7個多月。

載人交會對接是一項高風(fēng)險、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%。特別是對載人航天工程的“神經(jīng)中樞”——北京航天飛行控制中心來說，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對接任務(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。盡管有神舟八號和天宮一號無人交會對接成功的經(jīng)驗，但謝劍鋒深知載人航天人命關(guān)天，這次任務(wù)對精度要求更高，不允許出現(xiàn)絲毫誤差。

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

攻堅戰(zhàn)悄無聲息地打響了。機房當(dāng)戰(zhàn)場，計算機和演算紙就是決勝的武器。他們從對遠距離導(dǎo)引段控制策略進行反復(fù)推演開始，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控制精度的一絲線索。

臨近2012年春節(jié)的一個深夜，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)一個名字“空間環(huán)境參數(shù)”。

“對！可以通過改進空間環(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，一路向機房奔跑而去。隨后，他的團隊成員一個個從家里先后趕回到機房。凌晨3點多，機房的窗外寒風(fēng)呼嘯，滴水成冰，機房內(nèi)熒屏閃爍，鍵盤聲響，謝劍鋒和同事們毫無倦意，討論得熱火朝天。

經(jīng)過連續(xù)多日的艱苦奮戰(zhàn)，憑借深厚的理論功底和多年的實戰(zhàn)經(jīng)驗，謝劍鋒帶領(lǐng)團隊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)計算法，利用測軌數(shù)據(jù)對空間環(huán)境參數(shù)進行辨識，建立起全新的軌控推力模型，突破了遠距離導(dǎo)引最優(yōu)控制策略及軌道重構(gòu)技術(shù)。這一技術(shù)實現(xiàn)了軌道控制精度由百米量級到十米量級的飛躍，確保了在較高太陽輻射流量和地磁擾動情況下，遠距離導(dǎo)引控制精度高出指標(biāo)1個量級。任務(wù)中，他們利用這項技術(shù)將原計劃實施的5次變軌減為4次，在簡化飛行控制操作的同時，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37分21秒，神舟九號飛船按照“零窗口”要求順利發(fā)射升空。6月18日14時左右，與天宮一號順利實施自動交會對接。

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

報警聲發(fā)自大廳遙測崗位的故障自動診斷系統(tǒng)。正在值班的遙測總體工程師汪廣宏立刻對數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)飛船陀螺風(fēng)機轉(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)機速度下降會帶來器件溫度升高，導(dǎo)致陀螺工作異常，如果不立即采取措施，將直接影響即將進行的手控交會對接。

此刻，距手控交會對接只剩下最后幾個小時了，情況萬分緊急！飛控大廳陷入了一種極度的緊張氛圍，每個人的心都提到了嗓子眼。

“11號，請組織故障定位排查！”

“13號，請按照故障預(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行故障處置。

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

“風(fēng)機轉(zhuǎn)速恢復(fù)！”

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

半個小時后，故障順利排除。4個小時后，劉旺駕駛神舟九號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器成功進行手控交會對接。

對中心來說，這樣的故障雖然致命，但算不了什么，因為他們早有預(yù)案。雖然手控對接只有短短8分鐘，但他們針對可能出現(xiàn)的問題做了30多個監(jiān)視頁面，20多種預(yù)案。這些預(yù)案就像一張隨時待命的大網(wǎng)，時刻準(zhǔn)備著化解每一個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的危險，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)定北京時間10時還有不到3個小時就要著陸。就在這時，通過北斗終端接收的主場各個搜救載體數(shù)據(jù)接收信號斷斷續(xù)續(xù)。科技人員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)接收依舊時有時無。

20分鐘后的08時14分，數(shù)據(jù)徹底中斷！

此時，大廳內(nèi)屏氣懾息！

千鈞一發(fā)，負責(zé)搜救指揮信息的指控室科技人員前往天臺打開機蓋檢查設(shè)備，經(jīng)反復(fù)檢查，確認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，室外風(fēng)雨交加，問題變得更加棘手。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，嘗試安裝后都無法使用，怎么辦？沒有天線接收信息，就無法定位搜救，靠電話和調(diào)度進行工作，后果將難以預(yù)料！這時，科技人員提出從中繼控管中心時統(tǒng)機房借用一根接口轉(zhuǎn)接線連接，連接后，重啟北斗用戶機，主場態(tài)勢接收數(shù)據(jù)立刻恢復(fù)正常！現(xiàn)場人員終于長舒一口氣。

可是，新的問題來了。臨時代通使用的北斗天線與原天線外形結(jié)構(gòu)不同，無法固定在現(xiàn)有支架上，會大幅影響數(shù)據(jù)信息的接收穩(wěn)定。關(guān)鍵時刻，一直跟著科技人員排查原因、檢修天線的勤務(wù)站士官趙志斌主動請纓，請求自己站在天臺上用手持天線來擔(dān)負接收任務(wù)。

距搜救態(tài)勢指揮顯示系統(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，在調(diào)整天線位置后，他擔(dān)心像蘑菇頭大小的天線信號接觸不良，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41分至10時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)勢指揮顯示保障任務(wù)。

2012年6月29日上午10時許，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圓的時刻。首次載人交會對接任務(wù)取得圓滿成功，中國從此成為世界上第三個完整掌握空間交會對接技術(shù)的國家，成功跨入空間建站時代的大門，中國人有了自己建設(shè)的“太空家園”。