中国宇航员带着华夏子孙的千年梦想“太空漫步”!这次航天员要出舱,还要释放小卫星,测控技术要求提高了不少。那么这次神七飞船发射中,航天测控难度如何?难在哪里?中国航天测控系统现状如何……带着诸多疑问,羊城晚报记者日前专访原国防科工委副主任,中国载人航天工程、探月工程顾问沈荣骏院士。
沈荣骏是我国导弹卫星航天测控系统的主要奠基人,中国载人航天工程主要开拓者之一。他与国内专家一道创建了我国大型地面测控系统、远洋综合测量船和测量飞机的研制体系,提出与国际接轨的陆、海基全球测控网,主持了航天测控综合兼容的测控网建设,建成了能满足多种飞行试验要求的测控网。2005年,他当选为中国工程院院士。
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神七首用天基测控系统
新投入远望5号、6号两艘测控船,外加一颗数据中继卫星,轨道测控覆盖率从原来的12%提高到60%
测控新添两条“船”一颗“星”
羊城晚报:火箭、飞船、卫星等飞上天后,完全靠地面遥控,测控系统事关航天发射的成败。沈院士,您是航天测控专家,您觉得和以往卫星发射相比,这次神七飞行任务测控有什么不同?
沈荣骏:任何火箭、卫星等的发射都要依托现有的航天测控网,神七飞船也是如此。不过有所区别的是,这次新投入使用了远望5号、6号两艘测控船。另外,天上最近发射了一颗数据中继卫星。以这颗卫星为基础已经建立起了一个天基测控系统。
在此之前,中国的航天测控系统,依赖于陆、海及海外测控点,有了中继卫星后,多了天际测控系统,对飞船来讲,轨道测控覆盖率将从原来的12%提高到60%。这是和以前最大的不同!
不过,目前这个系统定位为实验系统,是第一次使用。但我们对它的成功充满信心,因为之前我们做了反复的试验,系统状况良好。
羊城晚报:新投入使用的远望5号、6号测控船和中继卫星“天链一号”,在神七发射和“太空行走”中起怎样的作用?
沈荣骏:新的测控船投入使用,使我们海上测控功能更加完善;中继卫星带来更大变化,以前中国测控网是陆海基一体化测控网,现在加上中继卫星后,是陆海空天一体化测控网,这就将测控覆盖率大大提高了。并且,新的测控网增加了可靠性,提高了数据传输能力,提高了测量的精度和实时性。
航天测控“五大难点”
羊城晚报:航天测控难,请您分析一下,航天测控难在哪里?
沈荣骏:航天测控的难度主要表现在以下几点:
一是要求高可靠。运载火箭的发射是一次性的,打出去后不可能再来第二次。并且火箭发射任务要求很高,一旦出现事故,就会造成很大的损失。火箭飞行中要不断输入指令,进行飞行控制,测控可靠性不高,发射的危险性就增大;二是高实时。航天测控需要实时把数据传下来,根据传送下来的数据,作出实时判断。这时间是用毫秒计算的;三是高精度。所有测量数据都要求高精度,没有精度就谈不到航天测量控制;四是高覆盖。火箭和飞船在轨道飞行过程中,测控网的覆盖范围要尽量大。我国领土范围有限,在960万平方公里中开展航天活动,是不够的。所以要向海洋、天空、向海外拓展点。现在要建立天基测控系统,就是为了提高测控系统的覆盖率;五是高速率,航天发射中大量的数据,包括宇航员图像、飞行状况图像等所有工作状态数据,都要通过测控系统及时传回来,因此对数据传输速率要求很高。
羊城晚报:以后要进一步提高覆盖率,将来理论上会不会达到100%?
沈荣骏:100%是不可能的。我们主要是把天基测控系统完善起来,用中继卫星把覆盖率提高。理论上讲,再增加一颗中继卫星,覆盖率还可以增加。100%只是个理论数字,实际上很难做到,并且越往后提高越难。
新测控网“一网打尽”
羊城晚报:您是中国航天测控网络的奠基人之一,中国航天测控网是经过怎样不懈努力建立起来的?
沈荣骏:我国现在的航天测控网,最早是上世纪70年代钱学森同志提出建设的。当时中国的航天测控网,还是上世纪60年代后期为发射东方红一号卫星建立起来的,当时我负责这个网络的总体设计,受历史条件限制,网络很简陋,仅能满足第一颗卫星发射的需求。
这个网络建成后,钱学森同志讲,要搞一个测控网络,把整个航天飞行器都包括在里面。他说我国卫星发射有自己的特点:是多场区的,有酒泉、太原、西昌三个卫星发射中心;每个场区发射卫星的倾角不同,发射方向不同,并且每次发射的轨道高度也不同。要建立一个适应这些特点的统一网络,是比较复杂的问题。
根据钱学森的总思想,我们在原有基础上调整了测量设备,优化了布局,形成了一个以陆地和海洋为基础的测控网。到载人航天工程上马以后,我们在这个基础上再次完善了网络。建立起了一个与国际接轨的、统一S波段的航天测控通讯网,这个网络集光学测量、遥测、遥感、数据传输等功能为一体,可以支持载人航天任务,也可支持其它中低轨道卫星和同步轨道卫星任务。真正是“一网打尽”。
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载人登月那一天,“载人航天”和“嫦娥探月”会交会在一起
中国两航天工程未来将合一
两大航天工程各分“三步走”
羊城晚报:同样是航天工程,中国有载人航天和嫦娥探月两个工程,这两个科学实验项目会不会造成重复?以后会不会合并到一起?
沈荣骏:载人航天工程是1992年启动的,主要是通过载人航天技术,实现“人游太空”。按原有计划,载人航天工程分为三步走,第一步突破载人技术,神五、神六为代表已完成目标。第二步完成交会对接技术和出舱活动技术后,建立可以短期有人照料的空间实验室。现在所做工作正是第二步的开始阶段。第三步是建立较长时间有人照料的空间站,作为各种空间科学实验之用。
而探月工程是我国深空探测的第一阶段。简单地说也是三步,即绕、落、回。第一步绕月飞行,嫦娥一号基本实现;第二步发射一个探测器落到月球表面,进行无人探测活动;第三步要将发射到月球表面的探测器收回来。
同样都是三步走,探月工程后两步到现在还没有最后确定下来。这两个工程一个是为了让人类进入太空,一个是探测地外空间,总有一天会交会在一起,就是载人登月的那一天!
这个事现在国内外的科学界都有很高的呼声,但究竟怎么做,还是科学没有结论的东西,需要科学家们进一步论证。
神八神九未必载人
羊城晚报:神七飞船发射就实现载人航天的第二步了?
沈荣骏:是第二阶段的第一步,要解决一些关键技术,包括出舱活动,下一步要进行交会对接,这些技术突破后,才能搞空间实验室,这合起来是第二阶段。第二步后第二阶段就完成了。
羊城晚报:神七发射之后,接着要发射的神八、神九等,又各自处于哪一步?
沈荣骏:神七发射实现太空行走之后,下面可能就要搞交会对接了。根据一般的科学规律应该是这样的。神九要考虑建立空间实验室了。这种是短期无人照料的实验室,空间较小,这是为将来建设空间站作准备的。神九之后才是建设空间站。
羊城晚报:接下来神八、神九还是载人飞行吗?
沈荣骏:有的载人,有的无人,都有可能。交会对接可以是有人的,也可以是无人的。这要看将来的计划怎么安排,现在还没有完全确定下来。方案已经拿出来了,还在评审过程中。我就是负责后面评审的,现在还没有明确的说法。
估计以后年均发射一次
羊城晚报:神五、神六、神七发射,年份上都有间隔。以后随着技术水平的提高和经验的成熟,发射频率会不会加快?
沈荣骏:会加快。我估计以后平均一年一个吧。这是平均数,或许一年有两个,第二年没有,平均一年一个。
羊城晚报:目前中国有四个航天发射场,海南文昌卫星发射中心也正在建设。是否载人航天工程就在酒泉?
沈荣骏:载人飞行就在酒泉,当前的安排是这样的。
3
完成必须完成的,航天员在太空允许有“自主动作”
这次出舱行走只在飞船表面
羊城晚报:航天飞行是科学实验,是实验就有风险。航天员在太空中的行动多是设计好的吧?可否有自主动作?
沈荣骏:可以,在规定的范围内可以,不会太机械。按规定需要完成的动作必须完成,其余的并没有明确的规定,只要不是危险动作就可以。
羊城晚报:该有怎样的范围?费俊龙、聂海胜上天时,在飞船内翻滚,这不是规定的吧,会不会对飞行造成影响?
沈荣骏:不会有什么影响。航天员可以根据实际情况做动作,没有问题。
羊城晚报:这次出舱行走,航天员的自由度有多大?
沈荣骏:这次出舱行走只能在飞船表面,航天员不能离开飞船的。
4
苛刻的“五条归零”原则
十多年了,我们的发射成功率高达100%
羊城晚报:中国航天发射也曾经历过失败,但目前成功率很高,是怎么走过来的?从失败中吸取了什么教训?
沈荣骏:上世纪90年代中期的一段时间,我们出过不少问题。航天是个复杂的系统,不可知的因素很多,尽管我们在尽力做好,但经历挫折也难以避免。应该说,世界各个国家都要经历这个过程。
从1996年以后,我们重点抓了质量整顿,质量就是生命,航天的成败关键在质量。当时的航天总公司,即现在的航天科技集团,采取了一系列的措施,确保产品的质量。经过整顿以后,加上技术的不断成熟,1996年、1997年以后到现在,十多年了,发射成功率高达100%。这在世界航天界都很少见。
羊城晚报:当时是怎样抓质量的?
沈荣骏:一是抓技术。从技术方案的设计开始,到工艺流程,到最后总装测试等,全过程质量控制。二是抓管理,实际上过去我们有的问题就出在管理上。我们专门制定了一系列规定,都是非常严格的,当时还有些同志想不通,觉得是太严了。现在看来,严一些是对的。
比如当时有个“五条归零”原则,一旦出现问题,所有工作必须归零。出了问题,一是要机理清楚,弄明白为什么出故障;二要定位准确,知道哪里出了故障;三要故障复现,用以证明自己的定位是正确的;四是措施有效,找出有针对性地解决办法;五要举一反三,若一个元器件出了问题,同一批的所有元器件都要重新来,用到其它卫星上的也必须更换。
5
空间站建设
可能选文昌基地
文昌基地瞄准国际航天市场
开放心态与国际接轨
羊城晚报:能否谈谈中国商业卫星发射的问题?
沈荣骏:上世纪80年代,美国的一次性火箭发射停止了,改用航天飞机发射卫星,这样发射的价格很昂贵,除了政府的发射任务外,其它都发射不起。当时整个国际商业发射市场基本上被法国阿里安火箭占据。这种情况下,我们觉得是进入国际市场的一个时机。根据各方研究,并报请上级批准后,中国就作为国际航天商业市场的一个补充进来了。
羊城晚报:为什么选择走商业发射之路,出发点是什么?
沈荣骏:之所以这样做,有三大原因:一是商业发射可以扩大国际影响;二是还有一定的经济效益;三是通过商业交流活动,还可以扩大眼界,提高我们的发射水平。
羊城晚报:现在还是这样考虑吗?
沈荣骏:没有改变,应该说全世界都是这样的。
美国制裁不了“中国制造”
羊城晚报:有媒体报道说,美国航天飞机面临退役,新的航天飞机还没研制出来。这段时间,他们的航天发射必然依赖国际市场。中国是否又迎来一个机遇期?
沈荣骏:不利因素也很明显,美国在制裁中国,凡是卫星上有美国元器件的,一律不准中国发射。因此在国际市场上,我们的空间被压缩得很小。
在这种情况下,我们采取了整体出售的办法,如给尼日利亚发射的卫星,还有即将给委内瑞拉发射的卫星,都属于这种情况。连卫星、带发射,还加上地面建设,中国都承包了。卫星打到天上去后,地面设备也建好了,再交付给他们。我们现在不得不走这条路,全系统对外。我个人认为美国的制裁是没有意义的。
羊城晚报:现在美俄关系不明朗,美国航天飞机要退役,是否如一些外媒所说,美国会转向和中国合作?
沈荣骏:在航天市场上,美国更多限制的是中国而非俄罗斯。中国要帮助外国发射卫星,凡是有美国元器件的他们都不允许中国发射。现在国际化了,一个国家的卫星,全世界的元器件都有。以后我们只发射中国制造的卫星,他们就管不着了!
文昌与酒泉各有分工
羊城晚报:海南文昌卫星发射中心投建,是主要用来开展商业发射的吗?
沈荣骏:对,那里完全是同国际接轨建设的。文昌发射场建成后,我国的火箭发射能力将有很大提高。海南发射场可以适应不同的射向,从90度到180度都可以。另外不同的高度也都可以。加上海南纬度低,发射同步轨道卫星可以节省不少燃料,因此是个比较理想的发射场。
羊城晚报:这么先进的发射场,以后神八、神九、神十等载人航天发射会不会去那里?
沈荣骏:不会去。载人航天发射就在酒泉,这有个分工问题。但下一步建设空间站等大型发射,重达几十吨,可能会在海南发射,这要看到时候的需要来定。
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