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    军事
    巡天遥看一千河——航天测控事业发展50年纪实
    来源:新华网 作者:admin 发布时间:2017/9/6 10:11:22 点击数:


        “日月之行,星汉灿烂”“九天之际,安放安属”,广阔无垠的太空,总是给人以无穷的想象,召唤着人类不断去追寻、去探索。

        为适应中国航天事业发展需要,1967年6月23日,西安卫星测控中心应运而生。

        2013年,西安卫星测控中心在执行“神舟十号”飞船发射实时测控任务。图为西安卫星测控中心测控指挥大厅现场。(资料照片)

        从太空俯瞰中国大地,西安是距离中国地理中心最近的省会城市。50年来,为实现中国人的航天梦,西安卫星测控中心一代代航天测控人用青春与热血、忠诚与智慧,在辽阔天宇铺就了一条经天纬地的巡天之路。

        “巡天遥看一千河,凯歌高奏响太空。”50年来,西安卫星测控中心孕育出“爱党报国、精测妙控、创新超越、筑梦太空”的航天测控精神,更成为了一代代航天测控人守望的精神家园。

        艰难困苦,玉汝于成

        1968年1月,一支百余人的队伍从巴丹吉林沙漠腹地悄然东进,在秦岭深处一个叫桥南的小镇扎下根来。这就是中国航天测控事业的首批创业者。

        上世纪60年代,中国工业基础薄弱,要建设尖端复杂的卫星地面观测系统,在外人看来犹如痴人说梦。航天测控人自我鞭策,开启了中国航天测控史上“小米加步枪”的艰难岁月。

        在秦岭山麓,在大江南北,他们白手起家、艰苦创业,边勘探选址、边动手建设。到1968年12月,湘西、海南、南宁、昆明、喀什、胶东6个地面观测站全面建成,形成了中国最初的卫星测控网。

        那段岁月,建设卫星地面观测系统没有任何现成的经验可借鉴,中心许多同志甚至连计算机是什么都不知道,一切要从头学起。在秦岭脚下一所破旧学校的几间教室里,老一辈测控人白天搞建设、晚上抓攻关,粗糙的木桌上堆满了演算的图纸……

        艰难困苦,玉汝于成。经过2年多努力,中国第一颗人造卫星“东方红一号”的地面观测系统建设方案诞生了,并一举通过了论证。随后,他们又编制成了卫星轨道计算、轨道预报、数据处理等一整套测控方案。

        1970年,“东方红一号”成功发射,向世界庄严宣告:中国人成功掌握了人造卫星技术。中心分布在祖国各地的地面观测站“拱卫”着这颗“争气星”,实施了精确跟踪测量,成功预报了卫星飞临世界244个城市上空的

        时间和方位。

        西安卫星测控中心活动测控人员在调试设备。(资料照片)

        天路迢迢,星河漫漫。50年来,中心先后圆满完成300余次重大科研试验任务,创造了中国航天史上的多项第一。如今,中心已成为中国唯一的集航天器实时测控、在轨航天器长期管理等多任务于一体的现代化航天测控中心,被誉为航天测控领域的“国家队”。

        目前,中心综合测控能力大幅提升,近地轨道航天器、地球同步轨道航天器及月球轨道探测器的位置确定精度已处于国际先进水平,对中国载人飞船、嫦娥探测器及各类返回式卫星能实现高精度返回控制计算和落点预报。

        见证中国航天每一个精彩瞬间

        西安卫星测控中心某测控站进行“嫦娥”任务动员宣誓。(资料照片)

        从“东方红一号”飞向太空,到第一颗返回式卫星巡天归来;从神舟飞船载人问天,到“嫦娥”“玉兔”万里探月;从“北斗”组网运行,到交会对接组建空间实验室……50年来,中心一代代航天测控人,见证着中国航天事业发展进步的每一个精彩瞬间,创造了多项举世瞩目的重大成就。

        上世纪70年代,各航天大国加快了太空竞赛步伐,研制中国首颗应用型通信卫星成为中国航天的新课题。但要把通信卫星发射到地球同步轨道上,难度之大、科技含量之高,举世公认,当时只有美、苏能够做到。

        那时,中心仅有4台晶体管计算机,总内存量不如一台286微机,这样的计算机根本难以处理通信卫星如潮水般涌来的数据。中国航天部门多次与外国公司接洽,试图引进百万次计算机,但均遭到拒绝。

        面对困难,中心科技人员大胆创新、独辟蹊径,将2台320计算机与2台717计算机通过4机并联方式进行改造,大大提高了机器的运行速度和可靠性,满足了任务要求。后来,320计算机被时任国防部长的张爱萍将军称赞为“功勋计算机”。

        1984年,我国成功发射了“东方红二号”卫星。中心及下辖各测控站连续奋战8昼夜,成功将卫星定点于东经125度、赤道上空3.6万公里的位置。从此,中国人有了自己的通信卫星。

        这样的艰难和挑战,在航天测控事业的发展道路上不知遇到了多少,但航天测控人始终以尊重科学、脚踏实地的态度和敢为人先、自主创新的勇气,攻克了一个又一个技术难关,成功实现了“飞向太空”“返回地面”“同步定点”“飞船回收”等8大技术跨越。

        2016年,又一项充满挑战的任务摆在了中心面前——中国将用同一枚运载火箭发射稀薄大气科学试验卫星“力星一号”和量子科学试验卫星“墨子号”。“力星一号”的轨道高度只有100多公里,是迄今为止运行轨道高度最低的人造地球卫星;“墨子号”的轨道高度则为500多公里。从技术上,“墨子号”入轨后,“力星一号”要经大范围轨道转移进入轨道,其轨道低、飞行速度快,对卫星跟踪、降轨的控制都是空前的考验。

        当年8月,“力星一号”“墨子号”顺利进入各自预定轨道,任务取得圆满成功。中心开辟了新的飞行空域,突破了多项关键技术,再次铸就了中国空间科学探索新的里程碑!

        祖国的需要就是一代代航天测控人的选择

        航天事业彰显的是大国底蕴,展示的是大国形象,匹配的是大国地位。航天测控事业从诞生之日起,就肩负着崇高的国家使命。一代代航天测控人凭着热爱祖国、忠于祖国的坚定信念,把个人理想与祖国命运紧紧联系在一起,纵有千难万险都在所不惜。

        “祖国的需要就是我的选择。”中心原总工程师、中科院院士李济生,在美国德克萨斯大学空间工程学院学习期间,学院多次邀请他留下工作,都被他婉言谢绝。

        归国后,领导和朋友问他在外的感受,李济生朴实地说:“看到国外测控技术的发展,真是着急,就想把我们的技术和国外的距离拉近一点。”

        面对国外的严密技术封锁,李济生30多年矢志不渝,独立自主攻破了一大批尖端技术,逐步实现了轨道精度从千米到百米、再到十米级的“三级跳”。

        中心研究员王家松公派英国留学期间,在有美、英等国数十名顶尖专家参加的卫星轨道计算竞赛中,以3厘米的轨道精度一举夺冠,引起国际宇航界一片轰动。面对导师挽留和外国公司的高薪聘请,他毅然回国投身航天测控事业。

        随着航天技术发展,世界各国发射的地球同步卫星越来越多,地球静止轨道越来越成为国家利益相关的“战场”。在这种情况下,掌握双星或多星共位控制技术,成为地球静止轨道卫星控制的新课题。

        西安卫星测控中心测控专家李恒年和宇航动力学国家重点实验室成员进行交流。(资料照片)

        2007年初,中国一颗“北斗”卫星发射在即,而日、俄已各有1颗卫星先占了“北斗”预定的组网轨位。国家测绘局邀请中心对这一课题有多年研究的科技专家李恒年等,代表中国政府同日、俄展开谈判。

        由于担心3颗卫星共位可能产生碰撞危险和电磁干扰,日、俄坚决不同意中国卫星“挤”进来。经周密准备和艰苦谈判,李恒年设计提出的卫星共位控制方案最终得到两国专家认可。截至目前,3个国家的卫星已在同一轨位上安全运行8年多,成为国际社会和平利用太空资源的一个范例。

        惟创新者进,惟创新者强

        从靠手摇计算机和计算尺进行科技攻关,到掌握星际联网、精密定轨、组网编队、星座测控等关键技术,中心50年来始终以引领国家航天测控技术发展为己任,把科技创新作为建设发展的源动力,相继破解多项重大技术难题,在茫茫太空书写下开拓进取的辉煌篇章。

        中国载人航天工程战略实施后,中心担负着测控通信和着陆场两大系统任务。航天测控人又一次冲在了圆梦太空的最前沿。

        着陆场系统主要负责飞船返回舱搜索回收和航天员搜索救援等任务,是一个多要素联合、多专业协同的复杂系统。中心作为着陆场系统牵头单位,组建了一支具备高度机动性的全天候载人航天搜救力量,逐步形成了一套科学的方案流程,建立了快速安全的搜救模式。

        在神舟飞船前4次飞行任务中,地面对返回舱落点预报精度约为10公里,满足工程要求。但中心科研人员不满足于此,他们创造性地提出了“折算气象风漂移运动修正船下点”的落点预报方案,通过近百次的仿真分析,使预报精度达到1公里。“神舟五号”任务中,中心创下了搜救直升机和返回舱同时着地、搜救人员30秒赶到落点现场的奇迹。

        “神舟七号”返回舱着陆瞬间。(资料照片)

        在“神舟八号”任务准备过程中,中心科技人员发现之前任务中采用的“简化三自由度”落点预报模型仍有改进空间。对此,他们将其改为更加精确的“六自由度”动力学模型,结果表明:气象风漂移修正量精度提高了30%,落点预报精度的稳定性进一步提高。

        相比之前里程碑式的进步,这点改进显得微不足道,但中心领导却看得很重:在世界航天科技赛场上,惟创新者进,惟创新者强。

        2011年,“神舟八号”飞船发射升空,并和之前发射的“天宫一号”目标飞行器实现首次交会对接。空间交会对接过程复杂,是世界航天界一大难题,地面测控系统的精准控制是任务成功重要一环。

        面临一系列前所未有的挑战,中心科技人员认真贯彻“精心组织、精心指挥、精心实施,确保成功、确保万无一失”的任务要求,相继攻克了多项技术难关。任务中,他们引导着九天之外的庞然大物完成了“浪漫”的“太空之吻”,实现了中国载人航天技术的又一重大突破。

        至今,中国先后11次发射神舟飞船,天宫、天舟飞行器也相继出征太空,中心通过精准的测控,成功保障天地通话、出舱活动、太空授课等惊艳瞬间,护送着一批批航天英雄安全返回。

        进入新世纪,中国航天发射任务更加频繁,在轨航天器数量也随之急剧增加,对中心多星测控管理能力提出新的挑战。中心通过优化测控网布局、开发多星测控管理软件、实施测控资源统一调配等方式,具备了多星管理能力,又先后自主研发了多星共位控制、多星编队飞行等多套精密控制软件,航天测控网逐步实现自动化运行。中心目前已具备了同期对上百颗在轨航天器实施轨道测定、状态监视、姿态调整、轨道控制和维护维修的能力,实现了从“单星管理”到“多星分组管理”再到“多星自动管理”的创新进步。

        仰望星空的执着追梦者

        航天测控是一片充满神秘色彩的领地,也是一项充满挑战性的事业。受空间环境干扰与设备、器件寿命等因素影响,在轨卫星故障时有发生。多年以来,每一次卫星发生故障,对中心科技人员都是一场充满挑战的“天地大营救”。

        2016年,中国发射的2颗商业遥感卫星未能进入预定轨道。为避免卫星运行状况进一步恶化,中心综合考虑卫星安全、燃料消耗等情况,迅速确定异常处置方案,通过2个阶段复杂的变轨控制,最终成功将这2颗卫星调整至预定轨道。

        2017年,一场“中星9A”卫星抢救任务又不期而至——“中星9A”的预定初始轨道远地点高度为41991公里,而卫星实际入轨后初始轨道远地点高度只有16420公里,相差了25571公里。面对难题,中心科技人员鏖战16个昼夜,准确实施了10次轨道调整、6次定点捕获,终于让卫星成功定点于东经101.4度赤道上空的预定轨道。

        近年来,中心以国家安全和装备建设发展需求为牵引,积极开展应用基础研究和关键技术攻关研究。在科技人员的不断探索下,“二代导航数据分析中心”“宇航动力学精密轨道确定软件”等一批拥有自主知识产权的研究成果不断涌现,航天测控领域重大关键技术瓶颈有了新的突破,轨道确定和控制精度达到国际先进水平。

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