中国团队拿出火星探测初步方案 已通过专家审核

2016-04-13 08:19:44 [来源:环球军事] [责编:刘艺]
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图为人类登陆火星设想图。(资料图)

“观念改变之后,创新并不难。”经过20年的艰苦努力,北京航天飞行控制中心(北京飞控中心)在激烈竞争的科技前沿中拼搏进取,取得了突出成就和不凡创新成果。在采访中,记者强烈感受到的不仅是一代代“飞控人”创新的勇敢气魄,还有他们与众不同的创新观。

创新者总是快人一步

“中国有可能在2020年发射火星探测器。”在今年两会上,全国政协委员、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建院士在接受本报记者采访时说。火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目。对此,北京飞控中心科研团队早已提前3到5年储备下了专业人才、提前组织技术预研,如今已经拿出了火星探测轨道精度计算的模型和初步方案,并通过了专家审核。

“创新者总是快人一步。”北京飞控中心主任陈宏敏经历了历次载人航天飞控任务,他的感触比常人更深:从神五到神十,从一人到两人,从一天到多天……看上去似乎只是数字的变化,而它所代表的,却是载人航天事业的一大步。正是他们自主创新的勇敢气魄,使载人航天工程从一开始就占据了高的起点。

一代一代“飞控人”清醒地认识到,在落后美国、俄罗斯几十年后搞载人航天,正视差距的同时,唯有自主创新,才能尽快迎头赶上。

在工程论证、立项时,他们大胆提出技术大跨越的思路,跨过美俄从单舱到多舱的四十年历程,直接研制国际上第三代飞船,拿出了独具中国特色的三舱方案——带有轨道舱的三舱飞船,既可大大改善舱内的舒适性,在增加对接机构后,又可使之成为空间站与地面之间的天地往返运输工具,为载人航天的下一步发展打下基础。飞船完成在轨运行任务后,轨道舱继续留在轨道上运行,这样,在无人飞行试验阶段,就可以利用轨道舱开展大量的空间科学实验,其作用相当于一颗应用卫星,为科学实验获得了额外的空间应用效益。

通过建立月面信息大数据库,建立月球三维地理信息图;通过研发遥操作平台,提前摸索探测器登陆月球后操作控制的适用技术,不仅为登陆月球背面做好了充分的技术准备,而且为将来登陆火星甚至更远的地外天体奠定了技术基础。

创新者无一不是走在众人的前面、敢为人先的。亦步亦趋者永远不可能获得创新的成果。跑在队伍的前列,永远抢先一步,这就是创新者成功的原因。“在关键领域,如果我们一味地模仿、跟踪就永远赶不上外国人。”陈宏敏主任用了非常形象的一句话来形容,模仿、跟踪最好的研究成果也不过是外国花盆里的一朵花。

作为集中了众多高新技术的领域,载人航天从来都是国家智慧的重要制高点。从神舟一号到神舟十号,从嫦娥一号到绕月探测返回,中心组建20年来,以一次次完美表现,不断刷新我国航天飞控新高度。然而,在组建之初,他们面临的困难超乎想象。

“要人没人,要技术没技术,要装备没有装备。特别缺的就是办公微机,当初大家要编写程序编写方案,连微机都没有。”北京航天飞行控制中心第一任主任夏长法说。而此时,距离神舟一号发射只有3年时间。没有一行可用的软件代码,没有一套完整的飞控方案,他们用借来的计算机,设计着复杂的软件和轨道。

此后的10年里,中心圆满完成了4次无人飞行和3次载人飞行,他们创新运用多项新技术,使飞船定轨精度优于百米量级,取得我国近地航天器定轨30年来的重大突破。三次交会对接任务,他们突破了远距离导引最优策略及轨道重构技术,精度高出指标1个量级,再次刷新航天飞控的“中国精度”。四次绕月探测,他们自主开发的可视化系统,使远在太空的飞行器和月球表面的探测器近在眼前。

陈宏敏主任介绍说,中心成立的20年可以分为五个阶段,从艰苦奋斗、创建起步到完善功能、实现突破,从开辟领域、使命拓展到攻坚克难、全面提高,再到现在的面向未来、创新发展,每一阶段都伴随着创新,取得的每一点进步和成就都离不开创新。据统计,中心成立20年来,创新突破了“高精度轨道控制、交会对接控制、地月转移控制”等22项具有自主知识产权的关键技术,一次次创造中国航天飞控新高度。面对今年我国载人航天新型号新任务,中心创新团队又开始了逐梦太空的新征程。

图为人类登陆火星设想图。(资料图)

在失败中寻找创新之门

任务成功不等于成熟,每一次任务的执行更不是前一次任务的简单重复,因此飞控人面对的不只是鲜花和掌声,更是考验与危机。

1999年11月21日,由于对“点频”问题认识不清和软件设计的缺陷,导致神舟一号第15圈返回时的控制参数注入失败。“我们在返回前对飞船进行数据发送,那是一帧负责返回控制的一组数据,我们在预定的跟踪区域内没有送上去!” 陈宏敏主任说。

科技人员们迅速行动起来,查找问题原因,商讨应急措施,抓住补注机会进行补救,确保首飞任务取得了圆满成功。但正是这次教训,让“严慎细实、精益求精”几个大字从此融入每一行软件代码、每一个飞控方案和每一个飞控人的血脉。

危中有机,败中求变。在失败中寻求创新,在失败中获得转机。

2013年6月17日,在神舟十号太空授课演练中,飞控大厅突然出现了图像话音中断问题。此刻,距正式太空授课只有最后三天时间,如果解决不了问题,将导致太空授课推迟或无法实施,会造成极其负面的政治影响。中心科研人员顶住了压力,两天两夜不眠不休查清了问题,成功保障了太空授课40分钟的全球直播。

“嫦娥三号”是全新的挑战,没有现成的可借鉴,没有资料供参考,哪怕是前人失败的教训都找不到!用嫦娥三号总体主任设计师席露华的话来说,嫦娥三号是全新的挑战,简直就是“如履薄冰”。

一切从零开始。她把自己当成了一名小学生,给自己定了两条原则:只要是有关嫦娥的会,无论大小她都要参加;只要是有关嫦娥的文件,不分系统她都要认真研究。遥操作控制是嫦娥三号任务的难点所在,在月球车路径规划的一个细节上遇到了问题。一连几天席露华彻夜未眠,反复思考该采取怎样的路线。一个全新的构想浮现在眼前,“再晚也要把大家叫起来”,她迅速召集攻关小组成员揭起一场头脑风暴,连续几昼夜的攻关终于取得了突破。

载人交会对接任务轨道控制精度要求高,需要留给测轨计算更长的时间,神舟九号多次变轨数据注入频度高,但留给上行数据验证的时间只有50分钟,多次试验结果显示,时间一拖长,变轨就不能按计划实施。

旧系统的注入数据验证时间需要120分钟,怎么办?

从120分钟缩减到50分钟——注入数据快速会签验证系统应时而生,这项创新极大地提高了任务规划的时效性和安全性。

历史的教训是最好的教科书,也是最好的清醒剂。陈宏敏说,“失败使我们变得更聪明,印象最深刻了,刻骨铭心!”

在飞控中心,追根问底,决不放过任何一个疑点,是大家共有的工作态度。每个人都对数据异常敏感,在平时的联调、合练和测试中,常常为了小数点后6位数和零点几毫米的差别争得面红耳赤。即使太空中只有1%发生问题的可能性,地面准备工作也要朝着“零故障、零缺陷”的目标做百分之百的准备。

为强化质量管控在科研试验任务中的生命线作用,2015年,中心创新质量管控“双向透明”方法,按照“梳理业务、制定流程、识别控点、对应标准、明确证据、细化内容”6步法,形成了质量管控一张表,实现了“让干的人明明白白保质量,让查的人清清楚楚查质量”的管控目标,促进了体系要求与具体工作的结合融合。

为适应高密度、高强度、高难度任务新要求,近年来,中心认真总结历年来组织实施载人航天任务的成功做法和宝贵经验,编制完成了《载人航天任务飞控工作流程规范》和《载人航天任务长期管理飞控工作流程规范》,大幅提升了任务准备和实施的规范化和标准化管理水平,在中心、型号和操作三个层面严格审查、严格放行、严格流程,有力推动了科研试验任务从策划、设计、对外协调到系统联试的顺利开展。

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