蔚 蓝
北京时间10月12日上午9时,随着一声巨响,“神舟”六号腾空而起。“神六”虽然在酒泉卫星发射中心发射,但实际上其飞行控制工作均由北京航天飞行控制中心完成。
1996年建成的北京航天飞行控制中心,位于北京西北郊,是我国载人航天任务的指挥调度中心、飞行控制中心、数据处理中心和信息交换中心,是载人航天测控任务的“神经中枢”,也是航天员的“生命通道”。伴随着“神舟”一号至六号飞船的一次次遨游苍穹,它已成为继俄罗斯莫斯科飞控中心、美国休斯敦航天中心之后世界第三大具有透明控制能力、可视化测控与指挥能力、高精度实时定轨能力、多类型数据融合处理能力、自动化飞行控制能力的现代化飞行控制中心。
技术突破领先国际
随着我国载人航天事业的发展,北京航天飞行控制中心在攀登载人航天测控技术高峰的征途上取得了一次又一次重大进展,攻克了一道又一道难关,相继突破了测控过程可视化技术、飞行控制自动化技术、软件构件化技术、智能化故障诊断技术、应急救生控制技术等重大科技课题,8项技术达到了国际先进水平。
例如,中心将世界最优控制理论应用于实践,创造性地解决了飞船轨道控制的关键技术,使飞船实际运行轨迹同理论轨迹完全吻合;精确返回控制技术是载人飞行任务安全成功的核心技术之一,中心独创性地研究了返回控制参数计算与返回落点预报方法,在目标落点计算精度、准确性和可靠性上优于任务总体要求,填补了国内空白,使我国成为继俄、美之后第三个掌握此项技术的国家;运用当今最先进的虚拟现实、数字建模技术,使飞行控制操作实时逼真;创造性地实现了遥控发令、数据注入、轨道计算预报等软件运行的高度自动化,提高了科学管理水平和指挥效能,实现了2秒内将指令送抵飞船。这种透明控制方式在我国航天领域史无前例;在国内创造性地采用平台化、构件化、开放型的开发设计思想,建成了拥有140余万行源程序、7000多个模块、关键软件模块1100余个的庞大而有序的软件系统;采用人工智能和专家系统技术,在我国首次实现了航天飞行器重要状态和故障诊断的自动识别;应急救生控制技术是基于地面飞行控制中心的大气层外应急救生控制技术,它使航天员能够在任一圈次选择安全返回地面,被誉为中国特色的载人航天技术创新,填补了我国航天测控领域的一项空白。
在攻克这些关键技术的基础上,针对载人航天任务的特殊需求,中心还掌握了一系列国内首创、世界领先的先进技术。研制的应急逃逸救生控制系统,能在11秒内完成对逃逸火箭模式判别及切换指令发送,并在23秒内完成数据注入任务,确保航天员安全逃逸;首创的舱内仪表仿真系统能够真实地再现飞船舱内的各种仪器仪表等各类设备的工作情况,航天员在舱内的一举一动均可在系统上显示,做到实时监控;航天员生理信息处理系统,能够实时地对航天员的血压、心跳、呼吸等生理信息进行反映,随时掌握航天员的身体状况,起到了一个远程医生的作用;三维态势搜救系统,可以对飞船、搜救直升机和车辆的相对方位实时地进行显示,逼真地再现整个搜救场面,为着陆场系统及时准确地发现飞船、保证航天员安全顺利出舱提供了强有力的支持;创新的飞船轨道舱管理模式,在国内首次将轨道舱管理系统建立在基于WINDOWS操作系统的微机操作平台上,确保了系统的稳定性和可靠性。
曾5次成功御“神舟”
1999年11月20日凌晨,我国载人航天工程第一次试验飞船在酒泉卫星发射中心升空,返回舱于次日在内蒙古准确着陆,首飞任务圆满成功。
2001年1月10日,“神舟”二号再叩天宇,飞船返回舱飞行7天后成功返回地面。
2002年3月25日,“神舟”三号飞船飞向太空,环绕地球飞行108圈后成功返回预定区域。飞船在轨运行期间,北京中心组织各测控站(船)对飞船进行了108圈的跟踪测控,成功地进行了31次数据注入,用各种定轨方法确定飞船轨道650余组。共发送遥控指令1977条,全部准确无误。
2002年12月30日,“神舟”四号飞船再刺苍穹,完成7天的在轨飞行后实现了圆满回收。
2003年10月15日9时,载着我国第一位航天员杨利伟的“神舟”五号飞船发射升空,在环绕地球顺利运行14圈,飞行21小时23分钟,行程60余万公里后,于2003年10月16日6时23分安全着陆于内蒙古主着陆场预定区域。我国首次载人航天飞行圆满成功。在这次任务中,中心指挥协调5个陆基测控站、4艘测控船、2个国内活动测控站和3个国外测控站进行飞行控制,共向飞船发指令969条,注入控制数据20万字节,保障天地通话40余次,从飞船升空277秒至飞船着陆,对飞船进行了21小时全程精确控制。
在飞船发射段,中心及时计算出飞船初始轨道,比预定时间缩短了5分钟,准确实施了轨道控制。在飞船运行阶段,军委和总部首长与航天员杨利伟天地通话、杨利伟与家人天地对话、国务院温家宝总理打电话祝贺杨利伟从太空凯旋等活动均进行顺利。飞船安全返回预定着陆场,跟踪预报落点与实际落点仅相差420米,实现了我国首次载人航天飞行“精确测控、顺利运行、准确返回”的预定目标。