廉價航空太空中怎樣萬裡穿針? 訪飛船大腦設計者 航天科技 天宮一號 神舟八號

  有這麼群人,每每在屏幕前目睹我國太空飛船成功交會對接,除了歡呼雀躍外,還懷揣著一份光榮。這群人組成了中國航天科技集團公司五院502所飛船工程組,23年來,一直緻力為我國太空飛船打造越來越強的大腦。

圖為飛船組工作人員在調試空間交會對接的模儗設備。中國航天科技集團公司供圖

  記憶回到2011年11月3日,天宮一號和神舟八號上使用的光學成像敏感器上演了首次太空之吻,性能指標達到世界前列,對接精度比設計要求高近10倍,標志著我國首次掌握了空間交會對接GNC技術。

  GNC是制導導航與控制的英文縮寫。在飛船係統中,GNC負責飛船飛行全過程的姿態和軌道控制以及在軌太陽帆板控制。也就是說,飛船如何運動、如何返回是由GNC決定的。正因為此,有人將GNC比喻為飛船的眼睛和大腦。

  事實上,從神舟一號飛船到神舟四號飛船,GNC控制精度誤差都是10公裡左右。神舟五號的實際著陸點與理論著陸點相差僅4.8公裡。而在神舟八號飛船GNC分係統研制中,交會對接敏感器是最關鍵、也是最難啃的硬骨頭,而其中又以光學成像敏感器、激光雷達、微波雷達的研制最為艱辛。

  為了在地面驗証交會對接敏感器的性能,2013e7summer.com.tw,2007年-2011年,飛船工程組專門模儗交會對接軌跡和環境,先後奔赴阿拉善等地開展了多項試驗。

  精度的不斷革新,也為空間交會對接的傚率提升創造了條件。

  作為我國首艘貨運飛船,2017年9月,天舟一號在經歷了與天宮二號的兩次交會對接後,迎來了與天宮二號的首次快速交會對接,以往需要2-3天的交會對接全過程,此次僅用了6.5個小時。

  快速交會對接的核心和難點在於快速。飛船工程組需要在不打亂既定研發計劃的基礎上,用最短的時間、做最少的改動來滿足新任務要求。為此,他們1年內升級了10個軟件版本,拿出了高精度、高可靠、符合工程約束的GNC係統方案。

圖為中國航天員在模儗室內練習空間交會對接技術。中國航天科技集團公司供圖

  從2012年8月-2014年5月,大都是晚上九、十點下班,Change係統上記錄了我們在初樣測試中發現的問題以及我們認為設計上需要改進的地方,有近200項。負責貨運飛船GNC分係統測試的組員李明明說。

  工作中,每個班組成員心中都有一根關於細緻的弦。例如,加電測試階段,他們負責的數据參數表有600多頁,需要關注的參數有3000多個。每個參數的變化都有可能反映係統的特征表現,即便暫時沒有表現出問題也要找出原因,防止一切可能出現的問題。組員高偉如是說。

  在外界看來,飛船工程組是一支神祕的隊伍,花蓮機車出租。事實上,中國航天科技集團公司五院502所飛船工程組是一支僅19人組成的團隊,有夢之舟班組之稱。正是他們的不斷探索、深度參與和推進,才有了我國在空間交會對接領域的突破。

  值得一提的是,這個不斷刷新紀錄的班組,還有獨創了一套雁陣人才培育模式。

  近年來,班組又衍生出微雁陣,成員呈動態化模式,根据型號各研制階段的任務不同,領頭雁由多位技術骨乾更替輪換擔任,而作為後備力量的前行雁呈交替式動態位移,在型號研制各階段負責不同的工作。(種卿)

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