近几年，我国发射卫星、飞船等航天器的数量已经达到年均10颗左右，从发射第一颗“东方红一号”卫星至今，已有近百颗、十几种类型的航天器被送入太空。隔着数万公里的高度，地面科技人员不仅要对这些飞离地球的“庞然大物”“发号施令”，遥控它们在太空完成各种“规定动作”，确保返回式航天器能够准确回收，还要负责所有在轨卫星运行的安全管理。作为我国唯一的卫星测控管理机构——西安卫星测控中心的科技人员，总是能在枯燥的阿拉伯数字里破解出精度密码，在轨道确定与控制、返回落点预报、卫星故障诊断等领域，不断提升着中国航天测控的“精度纪录”，为中国向世界航天大国挺进贡献着自己的智慧和汗水。让我们走进这座高科技航天城，亲身感受这里浓厚的自主创新氛围。
返回控制技术引领航天器“回家”
【现场实录】四川中部某地，巴蜀层层山峦被笼罩在一片雨雾中，我国某型号返回式卫星即将在这里着陆。
山巅一无名高地上，一排乳白色的卫星测控设备车，赫然印着“中国航天”的字样，西安卫星测控中心某活动测控站4台雷达分置于卫星着陆点周围的不同方向，不停旋转的雷达天线如同几架旋即临空的战鹰，机警地等待着随时捕获目标。
“前哨一号发现目标！”“前哨二号发现目标！”“前哨三号发现目标！”，返回式卫星刚一出现在目标区域，便被三部雷达牢牢锁定。空地搜索分队迅速奔向落点区域。卫星返回舱安然降落在预定落区。实际落点与理论落点仅相差不到400米。15分钟后，现场处置工作全部结束，返回舱被顺利移交研制单位，卫星回收任务圆满完成。
【专家解析】返回式航天器要在预定的时间和路线顺利着陆，要通过调姿、变轨、制动，防热等一系列技术难关，尤其在着陆时要受落区地理、气候等多种因素影响，理论落点与实际往往有偏差，失之毫厘，地面就差之千里，搜寻回收工作难度很大。如果是载人飞船的回收，则还涉及到航天员是否能安全出舱或及时救助。
在返回式卫星测控回收领域，西安卫星测控中心不断刷新航天器落点控制的精度纪录，建立起了成熟的测控回收体系。航天器控制专家李恒年自主研发的《载人飞船轨道控制及返回落点精确预报建模应用》是国内目前最先进的计算方法，首次提出并实现了通过对气象风引起返回舱漂移运行进行建模预测，修正返回舱舱下点的实时落点精确预报模型及算法，在载人航天两次飞行试验中成功应用，落点预报精度控制在1公里以内，使我国返回式卫星落点预报精度大大提高，这种预报准确程度在世界同类航天器返回控制历史上都是少见的。
【采访札记】“以前发射的航天器就像送入空中的信号弹，送出去有绚烂的色彩却怎么也回不来，而返回式航天器则是我们放出去的风筝，我们不但能放出去，还能收回来。”西安卫星测控中心一位负责人饶有兴致地向笔者谈起了返回式航天器与一般航天器的区别。
1975年11月29日，西安卫星测控中心在贵州成功回收我国第一颗返回式卫星，使我国成为世界上第三个掌握回收技术的国家。历经30年的不断发展，我国返回式卫星测控回收技术逐步完善，成功发射返回式卫星22颗，顺利回收21颗，成功率保持世界前列，这也成为我国航天测控技术跻身世界先进行列的标志之一。
“中国制造”问鼎国际精度纪录
【现场实录】2004年10月初，我国第20颗返回式科学技术与试验卫星在太空运行几天后，由于忽然遇到空间强磁暴干扰，轨道出现了较大偏差。轨道确定不准确，卫星就会有失控的危险。刚从英国读完博士的王家松受命于危急关头，他采用一种全新的方法定轨，不仅克服了强磁暴的影响，还大大缩小了轨道误差。
王家松研发的这套多功能精密轨道计算系统，早在2002年参加欧洲空间中心组织的“环境卫星”轨道竞赛时，就以3公分的轨道确定精度力战群雄，一举夺冠，使中国人首次在国际宇航领域做了一回“轨道斑竹”。
【专家解析】轨道确定和姿态控制都是航天测控领域的核心技术。我国航天器轨道控制精度从几十上百公里缩小到十几米，甚至问鼎国际精度纪录，西安卫星测控中心在摸索中走出了一条自主创新之路。该中心所采用的精密定轨和通过解算折线大气阻尼因子实施定轨的方法，目前都是国际上比较先进的轨道确定技术。近年来，该中心紧盯国际航天技术发展前沿，突破了高精度轨道控制、超远距离测控、双星共位、多星组网等十多项航天测控关键技术,填补了近十项国内空白。
【采访札记】作为我国航天测控网的信息交换、指挥控制、数据处理和通信中心，西安卫星测控中心担负着对我国航天器的测控管理、跟踪测量、轨道计算、姿态控制等任务。该中心成立近40年来，经过不断完善，已形成了以西安为中心，以固定测控站和活动测控站为主干的国际兼容的现代化航天测控网度，并建立了智能化水平较高的新型网管体系；在测控覆盖率有限的情况下，通过技术输出与合作交流，实现了与国外航天测控网的联网合作，测控网总体技术水平和测控能力有了较大提高，测控精度也达到了国际先进水平，能够为高、中、低不同频段各类航天器提供测控技术支持和管理服务。
在轨卫星管理实现一“网”揽尽
【现场实录】笔者走进西安卫星测控中心某长管机房，仿佛置身于一个计算机部落，技术人员正通过一张无形“天网”接通一条条“星空热线”，他们临空“把脉”，数颗卫星排着队接受“体检”。笔者看到，机房内到处是闪烁不息的荧光屏、源源不断倾吐数据的打印机，各种指示灯明灭闪烁，形如漫天星斗。墙上的电子屏幕，随时显示着过境卫星的名称，以及遥测监视、注入指令、校对时间等工作提示。随着各测控站接力式地跟踪、测控开始，系统及时提醒工作人员，这时坐在计算机前的工作人员轻点鼠标，一组组数据被备份后迅速传送。故障自动诊断系统对卫星全面检查后，通过语音系统向科技人员提示：“资源二号卫星状态正常。”技术人员操作卫星完成一系列预定动作后，卫星顺利滑向茫茫天宇，等着下一次对祖国上空的探望……
【专家解析】作为国内唯一的在轨卫星测控管理机构，西安卫星测控中心承担着我国所有在轨运行卫星的长期管理任务。近年来，该中心着眼多型号卫星管理任务的需要，自主研发了一套具有卫星状态诊断、测控信息管理、测控计划调度等主要功能的《多星管理自动化系统》。此系统的建立，首次实现了多星测控计划自动调整、测控过程实时自动化监控，并实现了在第一时间发现卫星状态的异常变化，从而使少量人员同时管理多星成为现实，大大节省了人力资源，从而标志着我国卫星测控管理技术平台第一次由事务支持型向智能管理型转变。
【采访札记】根据国家航天发展规划，我国在轨卫星数量逐年增加，传统的以人工为主的地面测控管理模式已不适应多星管理的现状。作为我国航天测控网的管理机构，西安卫星测控中心自主开发了涉及卫星轨道的测量与预报、位置保持、姿态转速保持等多类测控软件、遥控作业，并对在轨卫星进行24小时监控。他们研发的《多星管理自动化系统》，可以根据需要适时发令，及时调整卫星运行状态及星上工作仪器，也彻底结束了以前人工进行卫星监视的历史。通过这套系统，天南海北的多名专家足不出户就可对我国在轨卫星故障进行“会诊”，确保了我国数十颗在轨运行卫星的安全运行。在这一系统的支持下，西安卫星测控中心及时发现并处理了各类卫星故障100余起，特别是在处理“海洋一号”、“资源一号”卫星姿态翻转、“东方红三号”系列卫星太阳帆板逆转等异常现象中，该系统更是发挥了重要作用。
|
