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神奇的天网

2023年10月05日

在神舟七大系统中,测控与通信系统是一块极其特殊的部分。飞船从升空一直到返回舱平安落地,包括火箭和飞船什么时候分离,飞船什么时候入轨,太阳能帆板什么时候打开,飞船运行状态怎样,航天员身体状况如何,怎样和地面通话,什么时候返回,怎么保证落点的准确,以及遇到特殊情况怎么决断等等,都是测控通信系统的工作范畴。

早在火箭、飞船等待发射时,分布于国内和海外的测控网点就进入了工作状态,巨大的测控通信网全线开通。

我国航天测控通信网包括北京航天指挥控制中心、酒泉卫星发射指挥控制中心、西安卫星测控中心以及多个地面测控站,还有分布在太平洋、印度洋和大西洋上的“远望”1号、2号、3号、4号供四艘远洋测量船。

为什么要把这张网建得这么复杂、这么庞大呢?原来,飞船每90分钟绕地球一圈,而地球是球形的,一个地区的测控站不可能观测到飞船飞行的全过程,人们只有用分布在整个地球上不同地点的地面测控站和远洋测量船,像“接力赛”一样,一个测控站负责观测飞船飞行的某一段,一段一段地接下去,这样才能观测到飞船飞行全过程。

从“神箭”点火起飞开始,航天测控通信网就牢牢地“盯”着飞行中的火箭,并不断通报火箭运行状态和轨迹。通过火箭和飞船上的通信设备不断地向地面发送信息,地面的科学家们经过分析和处理,就能保证火箭和飞船在天上的飞行状态和飞行路线正确无误。科技人员还能通过测控数据将航天员生理参数收集起来,供医生们分析,从而保障航天员生命安全。

“神舟”回归港——着陆场。他们驾飞鹰逡巡宽广天空,他们乘铁骑纵横辽阔草原,在天地间织就一张张而不散、收而弥坚的航天回收网,这就是“神舟”飞行任务的最后一着陆场,它担负着“神舟”飞船的搜索回收、现场处置、航天员救生以及主着陆场区的气象保障等任务。

如果说飞船测控是大兵团作战,那么在执行回收任务着陆场站则是冲向前沿阵地的急先锋。每次任务中,着陆场都要提前从大本营出发,经过几千公里的铁路、公路急行军到达新的阵地,以填补航天测控网上的盲区。

1975年11月26日,我国首次成功发射了第一颗返回式科学探测与试验卫星,着陆场站圆满完成了我国第一颗返回式卫星的回收任务,使我国成为继美国、前苏联之后,世界上第三个掌握卫星回收技术的国家。

载人航天工程启动后,经过五次“神舟”任务的历练,着陆场站已能采用多种通信定位手段,借助各类卫星系统,实时完成航天器回收任务中的指挥调度,航天员话音和图像传输及监视显示,并能准确测量飞船返回段运行轨道、精确预报落点,空中和地面协同完成搜索回收飞船返回舱和航天员救生任务,搜救速度和返回控制技术已经达到世界前列。

“神舟”返回舱搜索救援,范围大,机动性和时效性强。场区工作、自然环境恶劣,每次演练和执行任务都是和恶劣环境的抗争。乘直升机自由起落、盘旋,让人羡慕。然而,直升机噪音大、工作条件差,遇气流时又剧烈颠簸,演练飞行四个小时,让人头晕眼花、呕吐。搜救现场处置中,开舱、警戒、滚舱、抬宇航员、架设操作平台、返回舱吊装固定一系列动作,像流水线一样直观。为缩短操作时间,达到规范、迅速、准确,搜救队反复训练,仅为了开舱,搜救队白天顶着烈日,晚上挑灯夜战,每个队员独立开舱两百多次。为使飞船准确处于60×60m的警戒区中央,队员跑位、砸桩,干一遍用尺子测一遍,最后达到一次到位,误差不超过半米。连如何抬好宇航员担架,怎样做到更加平稳、小心轻放都经过上千次的训练。

回收飞船制约因素多,从飞船、飞机异常到气候、地形地貌影响,二十套应急预案一应俱全,着陆场系统具备快速搜索、救援、处置能力。为保证航天员绝对安全,飞船回收任务中,搜救系统成立了若干空中处置救援小分队,各为独立战斗单元,“谁先到谁处置”,完成返回舱外观检查,姿态调整,开舱,舱内处理,现场图像发送和航天员医治医保等工作。在场区地面展开的最后一轮精确测控与计算中,距离着陆现场最近USB测量站跟踪返回舱阶段四组落点计算结果在第一时间内向着陆场指挥部报告,以利于着陆场指挥部决策。指挥调度车利用态势指挥系统,将北京中心发送的船下点数据与理论弹道数据相比较,从而使指挥人员正确判断北京中心哪组落点预报结果距离实际落点更接近,指挥飞机、车辆向实际落点方向搜索靠拢。

在“神舟”系列飞船飞行试验中,着陆场系统的工作状态及可靠性已得到充分考验,建成的集测控、通信、搜索救援回收和气象保障于一体的新型着陆场系统,具有机动能力强、高度协同和高可靠性要求的特点,确保了“神舟”系列飞船在各类复杂环境下回收任务的圆满完成。

在“神舟六号”飞船飞行试验中,着陆场气象系统新增加了气象预报设备,解决了由于飞船运行时间延长带来的气象保障预报难度大等问题。另外,在“神舟六号”飞船飞行试验中,着陆场系统又新增加了光学测量站,具备了拍摄飞船返回舱开伞过程以及下降过程的实况记录功能。

(王朝社)

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