太空中的“穿針引線”

　　一場太空中的“穿針引線”，見證著中國航天人的艱辛

　　11月3日凌晨，在距離地球350公里外的太空中，“神舟八號”飛船經(jīng)過4次自主變軌控制，抵達(dá)距“天宮一號”約5公里的對接入口點(diǎn)。隨后，從對接機(jī)構(gòu)接觸開始，經(jīng)過捕獲、緩沖、拉近、鎖緊4個步驟，實(shí)現(xiàn)了剛性連接，形成組合體，開始了為時(shí)兩天的整體飛行。

　　兩個8噸重“龐然大物”的高精度對接，對接機(jī)構(gòu)中小到指甲大小的齒輪和針頭大小的接口都要嚴(yán)絲合縫，無異于“針尖對針尖”。首次交會對接任務(wù)的成功，意味著繼美、俄之后，中國成為第三個獨(dú)立掌握交會對接技術(shù)的國家，這為我國今后開展更大規(guī)模的空間探索奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　在接下來的12天中，“天宮一號”與“神舟八號”還將進(jìn)行第二次交會對接試驗(yàn)。

　　早在“神舟八號”發(fā)射之前，記者便來到酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心探營，見證了這一場太空中的“穿針引線”背后的艱辛。

　　集智攻關(guān)突發(fā)事件

　　吃飯時(shí)食堂“唱空城計(jì)”，走路刮“跑步旋風(fēng)”，撥打電話語氣急促在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，記者感受到了這里的“快節(jié)奏”。

　　“‘天宮’在天上等著‘神八’赴約，這對飛船的發(fā)射窗口提出了非常嚴(yán)格的要求?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)公司載人航天工程辦公室主任童旭東道破了緊張氛圍的緣由。

　　然而，正當(dāng)轉(zhuǎn)場工作緊鑼密鼓地準(zhǔn)備時(shí)，從北京傳來的一個突如其來的消息讓每個人的心情變得暗淡下來。

　　10月22日下午4點(diǎn)，位于北京的神舟九號飛船在進(jìn)行整船熱試驗(yàn)時(shí)發(fā)生了意外情況?！吧窬拧鄙系腃TU(計(jì)算機(jī)核心單元)在一個特定的溫度段發(fā)出指令時(shí)，遙測信號丟失?！斑@意味著如果飛船在這樣的情況下接收這樣特殊的指令，飛船瞬間會與地面失去聯(lián)系。一旦出現(xiàn)這樣的意外，后果不堪設(shè)想?！蓖駯|告訴本刊記者。

　　按照原定計(jì)劃，再過兩天，“神舟八號”船箭組合體將結(jié)束測試區(qū)的各項(xiàng)工作，運(yùn)往發(fā)射陣地，火箭發(fā)射進(jìn)入“倒計(jì)時(shí)”狀態(tài)。根據(jù)航天質(zhì)量管理?xiàng)l例，相同批次的產(chǎn)品出現(xiàn)問題，要開展舉一反三工作，及時(shí)剝離問題，確保飛行無隱患。而當(dāng)這個消息傳來時(shí)，距離船箭組合體轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間只剩3天了。

　　怎么辦？是“凍結(jié)狀態(tài)”全力舉一反三，還是邊查問題邊推進(jìn)工作？此前，在“長二丙”失利后，目標(biāo)飛行器和火箭試驗(yàn)隊(duì)凍結(jié)了10天的工作，等待“長二丙”的事故調(diào)查。此刻，“天宮”已經(jīng)在太空調(diào)整好姿態(tài)等待“神八”到來。交會對接任務(wù)對追蹤飛行器，即“神舟八號”飛船的發(fā)射窗口有非常嚴(yán)格的要求。而首次對接任務(wù)選擇在陰影區(qū)，11月份只有1號、3號和5號有發(fā)射窗口，一旦錯過，下次“太空約會”就要順延到12月底了。

　　在第一時(shí)間，中國航天科技集團(tuán)公司組織了“兩總”迅速研討，并組織西安的專家迅速攻關(guān)。在問題發(fā)生當(dāng)天，“神九”上的CTU被立即運(yùn)抵西安，同時(shí)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心執(zhí)行任務(wù)的專家連夜返回西安，進(jìn)行集智攻關(guān)。大家達(dá)成一致，當(dāng)前一方面是要繼續(xù)對該問題進(jìn)行定位、復(fù)現(xiàn)，找到問題所在，同時(shí)做好“神舟八號”相關(guān)預(yù)案。

　　一場“三地大協(xié)同”的攻關(guān)戰(zhàn)役就此打響。北京、西安迅速啟動了對“神舟系列”其他產(chǎn)品的驗(yàn)證試驗(yàn)；在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心執(zhí)行“神舟八號”任務(wù)的試驗(yàn)隊(duì)員很快啟動了“拆神八”的預(yù)案。

　　“拆卸工作非常復(fù)雜，拋開操作上的風(fēng)險(xiǎn)不說。僅僅從正常的操作工藝程序來說，就需要4天的時(shí)間。那將意味著將錯過11月1號和3號的發(fā)射窗口，發(fā)射日期將順延到5號。假如再受天氣等因素的影響，將會給決策帶來重大風(fēng)險(xiǎn)?！蓖駯|解釋道。

　　時(shí)間一分一秒走過，每個人都在等待西安試驗(yàn)的結(jié)果。原定在10月25日上午10點(diǎn)舉行的CTU歸零會議一推再推，從10點(diǎn)推到下午3點(diǎn)，又從下午3點(diǎn)推到5點(diǎn)，又從5點(diǎn)推到晚上8點(diǎn)

　　晚上9點(diǎn)半，當(dāng)北京、上海、西安、酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心四地的專家都悉數(shù)到場時(shí)，報(bào)告人帶著“新鮮出爐”的報(bào)告還在路上。大家都在焦急地等待著。

　　會議很順利。經(jīng)過前后方試驗(yàn)隊(duì)員3天3夜的鏖戰(zhàn)，得出了兩個結(jié)論：一是出現(xiàn)問題的只是一個特定的溫度段，只會出現(xiàn)在地面試驗(yàn)上，飛船在飛行中不會遇到；二是不會給飛船發(fā)出該條指令。而即便出現(xiàn)故障，飛船團(tuán)隊(duì)也有預(yù)案能夠順利解決這個問題。

　　經(jīng)過來自4地150多位專家的“集體會診”，作出了“不拆卸神八CTU”的決定，保持了“神舟八號”的原有狀態(tài)。當(dāng)大家集體鼓掌通過時(shí)，人們的臉上才露出了久違的笑容。

　　“現(xiàn)在回頭來看。這個決定非常有價(jià)值。盡管該問題是由于我們的產(chǎn)品不夠‘強(qiáng)壯’所致，但是從大家的應(yīng)急反應(yīng)來看，證明了載人航天團(tuán)隊(duì)特別能戰(zhàn)斗，在關(guān)鍵時(shí)刻，基于對產(chǎn)品、系統(tǒng)的全面試驗(yàn)，做了一個非常果斷的決策?！蓖駯|說，只有工作做細(xì)了，才能有這種果斷“拍板”的勇氣和自信。

　　長二F第九次出征

　　在首次交會對接任務(wù)中，已經(jīng)圓滿執(zhí)行過7次任務(wù)的長二F火箭將再次兩度執(zhí)行飛行任務(wù)，分別將“天宮一號”和“神州八號”送入太空。

　　“在首次交會對接任務(wù)中，針對‘天宮一號’和‘神舟八號’的不同使命，我們共研制了兩枚火箭。從硬件來講，我們盡量保持兩枚火箭狀態(tài)的一致性，能夠通用的技術(shù)全部通用，確保研制生產(chǎn)過程全程可控。”火箭總設(shè)計(jì)師荊木春告訴記者，依據(jù)現(xiàn)在載人航天工程的發(fā)展速度，承擔(dān)著“載人使命”的長征二號F火箭即將迎來批量生產(chǎn)時(shí)代，確?；鸺夹g(shù)狀態(tài)的穩(wěn)定可靠是“第一要務(wù)”。

　　相比于之前承擔(dān)的載人航天任務(wù)，此次遙八火箭要在1個月內(nèi)執(zhí)行兩次發(fā)射任務(wù)，這對長二F而言是一個不小的挑戰(zhàn)。而“神舟八號”任務(wù)對發(fā)射精度更是提出了嚴(yán)格要求。

　　為了實(shí)現(xiàn)“高精度”的目標(biāo)，此次火箭首次采取了迭代制導(dǎo)的控制手段，能更好地減小入軌誤差。荊木春告訴記者，不同于攝動制導(dǎo)，迭代制導(dǎo)的入軌方式更加靈活智能。值得一提的是，這是該項(xiàng)技術(shù)首次應(yīng)用在長征火箭之中。

　　為什么要在發(fā)射“神舟八號”時(shí)采取迭代制導(dǎo)的入軌方式呢？火箭副總師宋征宇形象地給記者舉例?！叭绻选鞂m一號’和‘神舟八號’的對接看成是一場接力比賽，運(yùn)動員沿著直線追上被對接的隊(duì)員顯然比繞著追趕更加省力。對運(yùn)動中的個體而言，橫向機(jī)動很困難。這對‘神舟八號’飛船和‘天宮一號’目標(biāo)飛行器的對接也是如此，必須確保‘神八’與‘天宮’在一個軌道面?！?/p>

　　迭代制導(dǎo)的入軌方式將打破常規(guī)火箭的軌道計(jì)算模式?！耙郧盎鸺l(fā)射的入軌模式就像飛機(jī)飛行一樣，按照既定的航道飛行，當(dāng)偏離航道后，自行進(jìn)行調(diào)整。采用迭代制導(dǎo)方式后，火箭將實(shí)現(xiàn)一邊飛行一邊計(jì)算最適合當(dāng)前狀態(tài)的入軌點(diǎn)，同時(shí)設(shè)計(jì)飛行軌跡，并控制火箭按照設(shè)計(jì)的軌跡飛行，這樣能夠最大程度保證火箭的入軌精度，尤其是軌道面的精度，從而實(shí)現(xiàn)火箭入軌的智能化控制?！彼握饔罡嬖V記者，采取迭代制導(dǎo)后，火箭每0.02秒就要作一次入軌點(diǎn)預(yù)計(jì)和軌道修正，計(jì)算量比傳統(tǒng)制導(dǎo)方式增加了30多倍。

　　同樣舉飛機(jī)飛行的例子，受氣流因素，飛機(jī)航行時(shí)發(fā)生顛簸偏離航道是正常情況。對于火箭而言，受大氣、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、發(fā)動機(jī)等因素的干擾，火箭在飛行中也很難做到完全按照預(yù)定的軌跡飛行，這就需要火箭在飛行中不斷修正軌道，從而最大程度地保證入軌點(diǎn)的精度?！按舜蔚茖?dǎo)大概在火箭點(diǎn)火350秒后發(fā)揮作用，讓火箭在飛行的過程中實(shí)時(shí)作出軌道修正，確保把‘神舟八號’精確送入軌道?！彼握饔钫f。

　　搞火箭的人都知道，在測定發(fā)射窗口之前，首先要明確“乘客”的目的地，即衛(wèi)星(飛船)的入軌點(diǎn)?！耙郧帮w行器的入軌點(diǎn)一般在發(fā)射前1個月就能確定。此次發(fā)射“神舟八號”飛船，為了確保入軌點(diǎn)的精度，在發(fā)射前6小時(shí)進(jìn)行最后一次測軌，并在射前4小時(shí)才最終確定要對接的‘天宮一號’在空間的軌道參數(shù)，此時(shí)我們才能知道要把“神舟八號”送到哪里。這對我們的適應(yīng)能力是一個極大的考驗(yàn)?！彼握饔罱忉尩?。

　　零窗口要求

　　執(zhí)行過發(fā)射任務(wù)的人都知道，發(fā)射時(shí)刻有一個時(shí)間段，如果在發(fā)射前出現(xiàn)問題需要推遲，發(fā)射時(shí)間可以順延。這意味著在這個區(qū)間內(nèi)的任何一個時(shí)間點(diǎn)內(nèi)發(fā)射，都能滿足發(fā)射要求。此次“神舟八號”肩負(fù)對接使命，為了與“天宮一號”實(shí)現(xiàn)精確對接，工程總體出了“零窗口”的發(fā)射要求。這意味著火箭在當(dāng)天的發(fā)射時(shí)間只有“一秒”的機(jī)會，錯過了就需要再擇機(jī)。

　　“‘天宮’在宇宙中以每秒7.8公里的第一宇宙速度在做相對運(yùn)動，這意味著錯過一秒，‘天宮’就已經(jīng)在天上了‘前進(jìn)’了7.8公里，“神舟八號”要通過消耗自身燃料去‘追趕’目標(biāo)飛行器。”荊木春形象地說。飛行器上天后靠消耗自身燃料調(diào)軌是航天發(fā)射“沒有辦法的辦法”。

　　“這次發(fā)射活動和之前發(fā)射衛(wèi)星不同，以前的發(fā)射只需考慮衛(wèi)星上天后能夠盡快把太陽能帆板對準(zhǔn)太陽，以便能夠在第一時(shí)間獲取能量。而這次發(fā)射“神舟八號”飛船的第一任務(wù)是要為對接做準(zhǔn)備，與‘天宮一號’這個在宇宙中運(yùn)動著的龐然大物對接?！睋?jù)荊木春介紹，在這樣的情況下，“零窗口”發(fā)射就顯得尤為重要。

　　從發(fā)射“天宮一號”起，長征二號F火箭結(jié)束了技術(shù)上“小修小補(bǔ)”的時(shí)代，在繼承了當(dāng)今電子、信息處理、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的技術(shù)革新成果后，在確?？煽啃缘那疤嵯?，長二F火箭完成了轉(zhuǎn)型，一枚性能更加優(yōu)良、運(yùn)載能力更加強(qiáng)大、載人環(huán)境更加舒適的火箭應(yīng)運(yùn)而生。

　　明年，神舟九號、神舟十號飛船相繼升空，空間站建設(shè)大幕即將拉開對于航天人來說，“大考”即將接踵而至。

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