6月29日上午,神九飞船完成了“飞天”之旅安全返回地球。
在神九升空、与天宫一号两次对接、返回地球的过程中,共有八套系统保障神九载人飞船完成所有任务。其中的测控(通信)系统对神九的发射、返回以及航天员生命保障具有重要的意义。成都的中国电子科技集团第十研究所(以下简称中电十所)承担了超过半数的测控站、全部远望号测量船及两颗中继卫星地面终端站的所有测控和数传核心设备的研制工作,为神九圆满完成任务做了很多贡献。
日前,中电十所航天事业部项目总师施为华接受记者采访,解读测控通信系统在神九返回地球、航天员生命保障中的作用,同时介绍中国测控通信系统从“神一”到“神九”不断发展取得的成绩。
测控通信系统决定飞船返回成败
【6月28日,神九通过手动方式与天宫一号分离,开始了返回地球的行程。在神九返回地球的过程中,由地基、海基和天基组成的测控通信系统决定着神九能否按照预定轨道进入大气层,也就决定了神九能否安全返回地球。神九飞船从自主运行轨道开始返回地球前,地面人员将通过测控通信系统向飞船发出指令,飞船按照指令开始变轨。】
中电十所航天事业部项目总师施为华介绍,与普通通信指令不同,测控通信系统向神九飞船发出指令之后,飞船系统自动对指令进行核实,向地面反馈飞船是否能够准确无误地执行指令,然后再执行指令,“这样做是为了保障安全,是一个固定的程序,通信信号按照光速进行传播,虽然有几个步骤,但是时间却很短”。
神九飞船变轨后,在进入大气层之前,地面工作人员还将通过测控通信系统对飞船返回轨道进行评估,实时调整飞船的飞行轨道,确保飞船按照预定的角度和速度在既定的时间点进入大气层。神九飞船进入大气层后,就按照预定运动轨迹返回地球。
施为华介绍,神九飞船在进入大气层之前,如果发现神九飞船返回轨道不正确,可以通过飞船上的发动机进行轨道调整,“如果飞船没能按既定角度和速度飞临预定点,飞船就需要再绕地球一周,再次调整姿态从太空与大气层交界的预定点进入地球,可以说测控通信系统决定了神九返回地球的成败”。
中电十所研制的测控通信系统应用到了从神一到神九当中,并且在不断的发展和完善。施为华说,从神一到神九的成功返回,说明了测控通信系统的稳定性,也证明了中国的航天测控通信系统处于世界先进地位。
测控通信系统功劳大
《西游记》里,唐僧用一根丝线套在公主的脉搏上切脉。测控通信系统在神九航天员医疗保障中发挥的作用类似于“丝线”的作用,地面医疗人员可以通过这条“丝线”了解航天员的生理和心理各方面的状况。
监控航天员生命体征“悬丝”给飞天公主“切脉”
【神九在太空中与天宫一号对接后,3位航天员首次在天宫一号进行多项试验。航天员的身体状态等情况是做好上述工作的一个重要保障。因此,需要对航天员在太空中的生命体征进行实时监控,这就需要通过测控通信系统将监控信息发回地面,同时将地面医疗人员的指示传达给航天员。】
《西游记》里,唐僧用一根丝线套在公主的脉搏上,通过丝线来给公主切脉诊病。施为华说,测控通信系统在神九航天员医疗保障中发挥的作用类似于“丝线”的作用,地面医疗人员可以通过这条“丝线”了解航天员的生理和心理状况。“唐僧切脉用的是看得见的丝线,我们用的是看不见的丝线给航天员切脉,比唐僧厉害多了。”施为华笑着说。
测控通信系统还一直监控着神九飞船的“身体状况”。施为华介绍,载人航天测控通信系统在完成飞船与地面控制中心的音视频信息、数据传输的同时,还会通过发送和接受电磁波的时间延迟来实时监控神九的“飞行速度和离地面的距离”,“速度和距离是飞船最重要的两个"生命体征",它决定了飞船是否按预定轨道飞行,如果把神九比作飞天的"公主",那么可以说测控通信系统是在动态地给她做体检”。
天基测控通信系统推广应用范围广泛
【神舟九号在6月24日进行由航天员手动控制与天宫一号的交会对接。相比自动对接,手控交会对接对测控通信系统的要求更高。测控通信系统作为联系天地的纽带精确地引导神舟九号航天员和天宫一号完成对接,难度相当大,被形象地称为“百米穿针”。】
11个站点陆基测控站、3艘测量船和2颗中继卫星构成了此次神九载人任务的测控通信网络。海陆天基测控通信为神九与天宫一号成功手动对接操作提供了稳定可靠的数据传输与通讯保障。
施为华介绍,从神七开始使用中继卫星为载人航天工程提供测控通信支持,在神九载人任务中发挥了更加重要的作用。与陆基测控通信站、海基测控通信站相比,中继卫星在太空更高的轨道对神九进行监控,克服了地球弧线对收发电磁波的限制,提高了测控通信的效率。施为华介绍,一颗中继卫星就可以对地球约50%的空间进行测控通信,两颗卫星就可以覆盖地球的绝大部分空间。
施为华介绍,中继卫星的投入使用不仅提高了我国测控通信系统的技术水平,而且提高了测控通信效率。此外,天基测控通信系统的建立克服了陆基、海基测控站受到地域限制,对于我国独立自主发展航天事业有着重要的意义。
施为华表示,天基测控通信系统可以对2000公里以下的飞行器乃至船舶提供测控通信服务,在未来有着广泛的推广空间,“目前,我国的航天技术广泛应用于气象观测、预报、地球环境监测等方面,载人航天工程的测控通信系统的许多技术在不久的将来会被广泛应用”。