航天軌道專家揭秘軌控過程預報和監視技術

來源︰新華社作者︰田兆運、楊茹、姜寧責任編輯︰劉航
2016-06-26 19:34

新華社北京6月26日電(田兆運、楊茹、姜寧)北京時間6月26日15時41分,多用途縮比飛船返回艙成功返回預定地區。遠征1A上面級仍然在遨游太空,要完成後續實驗任務。那麼地面科技人員究竟如何判斷變軌效果是否符合預期,又怎樣引導測站緊密跟蹤飛行器?北京航天飛行控制中心軌道專家李革非為人們一一解開了謎團。

李革非表示,在任務中面臨的最大困難是“變”。一是狀態的改變,這次任務上面級是全自主控制模式,何時變軌、發動機開機多長、變軌量多大,全部自己決定。跟以前由地面人為控制變軌,可以進行天地交互和軌道修正的狀態完全不同,科技人員失去了主動權,掌控任務狀態變得更加困難。二是“變推力”,上面級發動機為變推力發動機,每一次軌道控制發動機的推力都是時刻變化的,導致地面的軌道計算和預報變得更加復雜。三是“變目標”,上面級搭載載荷多,致使北京中心控制目標相對之前任務大大增多,每次軌道控制的目標都有所不同,且每個受控目標參數也各有不同。

如果說“變”是李革非遭遇的首要問題的話,“姿”的問題則更加令人頭疼。“姿”是指上面級的姿態。與以往我國飛行器在太空中只有“三軸對地”“對日定向”等姿態不同,遠征1A上面級這次可謂是舞姿曼妙。

李革非介紹說,這次任務中,上面級共有近20個飛行階段,10多個特征事件。在不同的飛行階段和特征事件里,飛行器都可能有不同的飛行姿態。她初步統計的結果是5類20多種。姿態如此之多,要想一一精準預示出來,可不是一件容易的事。僅在軌試驗段,她就完成了8個載荷不同姿態分離、27次制導事件地面的全部實現。

可能有人會問︰既然姿態這麼復雜,既然上面級都如此智能,地面干嗎還非要預示它的姿態?李革非盡量用通俗的語言解釋說︰“不進行姿態預示,就不能知道發動機沖哪個方向點火,就不能知道上面級的天線指向哪里,從而也就不可能預報和監視軌控過程!”

針對這個問題,她和同事一起攻關,創新發明了“基于飛行階段劃分、特征事件驅動和姿態模式處理的上面級姿態制導預示技術”。整個計算過程確實非常復雜,光模型參數就寫了幾千行。然而,最終操作起來卻非常簡單,李革非設置好各項參數後,一鍵就輸出形成了直觀的姿態預示圖和結果分析報告。

從任務前的無數次聯試演練統計結果看,中心的軌控預示結果與理論值比對一致,就像我們自己設計制作了一個制導系統。從任務中自主軌道控制的結果看,中心的軌控預示與實際結果也並無二致。

正是因為有了這些技術,航天科技人員雖身在地面,通過計算機就能及時準確地判斷上面級自主軌控結果和飛行狀態,為任務組織決策奠定堅實基礎;陸、海、地三基測控資源才能及時準確捕獲上面級的信號,實施一系列測控跟蹤任務;飛行器雖遠在九天之外,我們卻能如臂使指,精測妙控。

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