來源:裝備科技微信公眾號 作者:姜寧、祁登峰 等
中國,從這裡走向深空
困難再多,擋不住人類對未知的探索;距離再遠,也擋不住人們對星空的嚮往。
2018年5月21日5時28分,當被命名為「鵲橋」的嫦娥四號中繼星從大涼山深處冉冉升空,千裡之外的北京航天飛行控制中心飛控大廳裡燈火通明,飛控人第5次攬月九天、逐夢深空的徵程正式開啟。
作為我國唯一的深空探測飛行控制中心,這裡無疑是中國距離深空最近的地方。每次任務,中心生成的每一幀數據、發出的每一條指令、完成的每一個動作都牽動各方關注、關乎任務成敗。從嫦娥一號首次繞月到嫦娥二號環拍月球,從嫦娥三號輕盈踏月到嫦娥5號T1再入返回,再到今天的「鵲橋」直衝九霄,追夢路上,中心一次次用「中國精度」催生「中國力量」,創造著「中國奇蹟」。
追夢足跡,使命榮光在深空綻放
走向深空,距地球38萬公裡之遙的月球無疑是我們的第一站。
在中國,月亮不只是一個普通的天體,更是一個文化符號,一種民族情結。
從古時「嫦娥奔月」的神話到明代萬戶飛天的壯舉,從民間中秋吃月餅的習俗到詩人筆下的「海上生明月,天涯共此時」,望月、奔月、探月的夢想一直流淌在中華民族的血脈之中。
自上世紀50年代末開始,以美國和前蘇聯為主的探月活動就已經逐步展開。從美國的「阿波羅」到前蘇聯的「月球號」,從歐空局的「智慧一號」到日本的「月亮女神」,古人眼裡遙不可及的月球,一步步被人們揭開神秘面紗。
知恥而後勇當奮起直追。當國際上新一輪探月熱潮風起雲湧時,正在崛起的古老中國終於發出了自己的聲音,把目光投向了更為浩瀚的深空,投向中國人千百年來賦予無數美麗傳說的月球。
歷史將永遠銘記這一天。2004年1月23日,中國月球探測工程正式立項,命名為「嫦娥工程」,分為繞、落、回三期。這是中國自人造地球衛星、載人航天工程之後,又一個裡程碑式的重大工程。而此時,作為我國載人航天工程「神經中樞」的北京航天飛行控制中心,也正式成為我國繞月探測工程的飛行控制中心。
從此,在這條漫漫奔月之路上,中國飛控人精算妙控,用一次次精彩的表現為嫦娥領航、向圓夢進發。
繞月之旅,開啟中國深空探測。2007年10月24日,嫦娥一號直刺蒼穹。北京飛控中心成功牽引嫦娥一號衛星進入距月面200公裡的環月飛行軌道。從此,世界探月大軍中擁有了中國的身影,浩瀚地月空間裡響起了中國的聲音。此後,在飛控人精心護航下,嫦娥一號繞月飛行四百多天,完成各類科學探測試驗後,於2009年3月1日精準受控撞月。
探月之旅,不斷託舉中國新高度。2010年國慶佳節,嫦娥二號成功發射。北京飛控中心先後精準控制嫦娥二號實施我國首次地月成像,進入距月面100公裡的極月圓軌道,獲得世界首幅解析度為7米的全月圖;開展月球背面降軌控制並獲取虹灣區高解析度圖像,為嫦娥三號驗證了部分關鍵技術。完成既定任務後,北京飛控中心牽引嫦娥二號首次從月球軌道出發飛赴距地球150多萬公裡的日地拉格朗日L2點進行科學探測。之後,又精準控制衛星飛抵距地球約700萬公裡的深空,對圖塔蒂斯小行星進行近距離交會探測,最近距離僅3.2公裡,在世界上首次獲得了「圖塔蒂斯」的高解析度可見光圖像。目前,已成為我國首個人造太陽系小行星的嫦娥二號與地球間距離突破1億公裡,有望飛到3億公裡的深空。
落月之旅,書寫中國飛控新坐標。2013年12月2日,嫦娥三號披掛出徵。面對「技術狀態全新,處置能力要求高;遙操約束複雜,飛行控制精度高;系統交互多,著陸器和巡視器兩器協同程度高」等一系列難題,飛控人蹄疾步穩、沉著應對,以精確完美的控制,引領嫦娥三號探測器準確降落虹灣,玉兔號月球車順利登上月面,實現了我國太空飛行器首次在地外天體軟著陸和巡視勘察。
再入返回,續寫中國飛控新傳奇。2014年10月24日,隨著再入返回飛行試驗器成功發射,我國探月工程三期的序幕正式拉開。8天時間,北京飛控中心精測妙控,牽引飛行試驗器完成了繞月自由返回的徵程,成功實現了我國太空飛行器首次從月球軌道再入地球、以半彈道跳躍方式高速返回的任務目標,使我國成為繼美、俄之後第三個完成探月太空飛行器回收的國家。
從「巡天遙看月球」到「凝視月亮的臉」,從「親密接觸月宮」到「繞月自由返回」,飛控人在這條風雨兼程的漫漫奔月路上,擔當起了走向深空的使命,創造出了綻放深空的榮光。
追夢力量,創新旗幟在深空飄揚
深空一小步,飛控一大步。從嫦娥一號成功繞月到首個月球車「玉兔」漫步月宮,從飛行試驗器安全再入返回到嫦娥四號中繼星望月出徵,漫漫飛天徵程中,「嫦娥」一次次完美飛行的背後是中心飛控技術的一次次創新、一個個突破。
嫦娥一號任務前,我國的衛星絕大多數距離地面不超過4萬公裡。從4萬公裡到38萬公裡,測控距離遠了將近10倍,飛控技術難度可想而知。面對重重考驗,飛控人從2004年到2007年,經過三年鏖戰,先後突破了繞月探測的高精度定軌等5項關鍵技術,首次實現了國內航天網、天文測控網和歐空局測控網的無縫銜接,完成了我國由近空飛控向深空飛控的跨越,闖出一條富有中國特色的軌道測控之路。
與嫦娥一號相比,嫦娥二號環月軌道高度僅100公裡,試驗軌道距月面僅15公裡,並且取消了調相軌道控制,因而軌道精度要求更高、控制難度更大。經過長期集智攻關,北京飛控中心先後突破了直接地月轉移軌道重構技術、姿控力精確補償定軌技術、近月點非對稱軌道控制技術以及飛行控制智能規劃技術,為任務圓滿成功奠定了堅實基礎。在嫦娥二號拓展試驗期間,中心飛控人創造性地提出了逐級微分改正法的平動點軌道設計方法,設計出最優的小行星飛越探測軌道控制策略,確保了嫦娥二號成功飛赴L2點和實現對 「圖塔蒂斯」的近距離飛越探測。
月面軟著陸控制是當今航天領域難度最高的技術之一。嫦娥三號任務中,面對高精度飛行控制和兩器協同控制要求,以及月面巡視遙操作和異常情況異常處置等一系列難題,中心飛控人依靠自主創新打造出一系列航天飛控新技術,用智慧和心血鋪就出一條「中國軌道」。他們先後突破高精度月面視覺定位技術,實現了月面巡視器的高精度定位;月面巡視動態規劃技術,解決了月球車路徑規劃與巡視勘察自動驗證和動態改進的難題;巡視器行走控制技術,控制巡視器實現盲走、自主規劃避障等多種移動方式;巡視器可視化操作與控制技術,建成了月球車手動駕駛系統,為地面指揮決策提供了重要輔助手段;多體制深空幹涉測量數據處理技術,為探月軌道確定和月面高精度定位提供了新手段。
遨遊地月間,把脈萬裡外。為牽引再入返回飛行試驗器完成繞月自由返回的旅程,飛控人克服了姿態控制計算要求高、機動控制實施頻繁、返回彈道可預測性低、再入過程測控覆蓋有限等一系列難題,突破掌握了高密度測控協同和動態規劃技術,實現了測控協同信息的圖形化和約束條件的直觀化,大幅度提高了測控協同分析的效率;創新了高精度的繞月自由返回軌道定軌及預報技術、高精度軌道控制技術,確保了「嫦娥」順利進入「返回走廊」,實現安全返回。
在嫦娥四號中繼星任務中,為成功架起「鵲橋」,北京飛控中心在多目標協同控制規劃、中繼星Halo軌道控制、微衛星月球編隊飛行控制等方面均已突破關鍵核心技術。
「惟創新者進,惟創新者強,惟創新者勝。」在走向深空的徵程中,正是一系列關鍵技術創新為「嫦娥」插上了探月的翅膀,為飛控人注入走向深空、追夢九天的強大力量。
追夢身影,飛控群星在深空點亮
古語說:「功以才成,業由才廣。」一流的事業離不開一流的人才。在走向深空的徵程中,北京飛控中心始終把人才工程當作基礎工程、核心工程抓緊抓實,在一次次任務實踐中,為中國航天事業鍛造青年科技英才。
他們注重發揮任務牽引作用,為人才搭建起快速成長的天梯。任務越是繁巨,越是能造就人才。多年來,北京飛控中心努力把事業優勢轉化為人才優勢,大膽提拔使用年輕人,給他們壓擔子、定任務、提目標,使年輕科技人才在崗位上摔打磨礪、淬火加鋼,在任務中大顯身手、催熟成長。
嫦娥四號中繼星任務總體副主任設計師陳翔今年36歲,已經是第10次參加航天飛控任務,是名副其實的「老同志」了。早在嫦娥二號任務中,擔任主崗的陳翔就敏銳地發現了衛星上的一個設備狀態異常,並冷靜處置,及時解除了警報。在中心像陳翔這樣在任務中快速成長起來的年輕人不在少數。這次任務軌道總體主任設計師段建峰不到31歲,就已經是數據處理和軌道計算崗位的業務大拿了。在再入返回飛行試驗任務中,由他負責計算的導航初值參數為探測器順利再入大氣層奠定了基礎,成為任務最終成敗的關鍵因素。
他們注重發揮「尖子」領跑作用,激活人才成長的強勁動力。近年來,中心在對飛控人才的鍛造和培養上注重引入領軍人才,依託博士群體打造高層次創新團隊,依託技術骨幹打造科研創新攻關團隊,不斷發揮「尖子」領跑作用和榜樣力量。
「鵲橋」任務軌道專家組組長劉勇曾獲「探月工程嫦娥二號任務突出貢獻者」榮譽稱號和「中國青年五四獎章」。由於專業精湛、技術過硬,他被冠以「大師」稱號。在他的帶領下,中心軌道控制團隊先後嫦娥二號各項拓展試驗任務和嫦娥三號落月與月面巡視探測任務。在探月工程三期再入返回飛行試驗任務中,該團隊研究設計了探測器入軌異常、控制異常、分離異常等應急情況下的控制方案,為再入返回試驗任務的圓滿成功奠定了堅實的基礎。中心深空可視化創新團隊負責人範文山博士,帶領技術攻關小組創新使用實時的真實感繪製技術、與平臺無關的體系結構以及海量數據實時管理等技術手段進行聯合研發,成功研發出深空探測測控可視化系統,實現了中心深空探測三維顯示的完美效果。
他們注重發揮環境孵化作用,推動人才工程長遠持續發展。為高層次創新人才制定一人一策的「菜單式」培養方案,促進創新人才快速成長;建立專家委員會,引領中心學術研究向深層次發展;充分挖掘外部資源,建立人才聯合培養制度……一系列舉措推動中心初步形成了全方位、多層次的人才培養格局。
追夢道路無止境,人才工程不停步。走進新時代,中心著眼重大試驗任務,堅持「重塑、融合、超越」理念,持續深入推進人才隊伍建設。他們把鑄魂工程擺在首位,大力弘揚「兩彈一星」「載人航天」精神,築牢人才隊伍紅色基因,營造熱愛航天、獻身飛控的濃厚氛圍;著力打造專業化人才隊伍,按照「總體站高望遠、研發做精做專、操控做大做強」的總思路,以打造專業化總體、操控、研發、運維人才隊伍為目標,重塑技術室職能,重構人才體系;著力打造高端人才培育平臺,按照「常態化設立、樹立優勢專業、培育高端人才」的建設思路,組建了太空飛行器精密軌道確定、飛控任務智能規劃、空間遙操作等7支創新團隊,形成了突破關鍵技術的「尖刀鐵拳」;重點鍛造「兩支隊伍」,淬鍊以型號總師為核心,以主任設計師隊伍為支撐的新型團隊,有效解決了管理領導不足和技術骨幹作用發揮受限的問題,進一步提升了多任務並行的支持能力。
新的徵程,新的團隊,新的力量。伴隨著「鵲橋」飛天,中心全新組建的操控團隊、專業化軟體支持團隊等型號團隊精彩亮相。新任操控主管李曉明經驗豐富,然而對這次任務的有著不一樣的期待。「這是我們操控團隊成立後的首次大考,大家都卯足了勁,期待任務圓滿!」李曉明說。
建功航天新時代,逐夢深空正當時。走進今日的中心飛控大廳,越來越多的年輕面孔衝鋒在任務前線。這群「80後」「90後」正用一副副年輕剛強的肩膀,扛起了一個古老民族的走向深空的重擔。他們的身影就如同璀璨的群星,在夜晚的深空點亮。
▋作者:姜寧、祁登峰、韋琳可、宋星光
▋來源:解放軍報社裝備發展部分社
▋監製:鄒維榮
▋責編:韓阜業
▋編輯:王曉學