中新网10月16日电题：返回控制关--给飞船配备“超人”的大脑
——中国神舟神箭研制的12大攻关奇迹之十二
作者：刘思燕
在人们为飞船的安全返回合力闯关的过程中，曾经出现过这样一幕：在神舟二号飞船返回的前一圈，由于轨道舱泄压造成干扰，飞船姿态突然发生震荡，此时距离飞船的返回只有一个半钟头了。所有人的目光都集中在GNC的研制人员身上。而他们却临危不乱，因为他们知道，尽管存在较大的干扰，飞船仍会严格地按照GNC姿态控制的规律运动，随着泄压的完成，飞船姿态会逐渐恢复。
他们为指挥员及时提供了可信的数据，并用自信担保此时可以发出“回收”的命令。果然，在返回调姿之前，飞船姿态开始稳定。在返回舱与轨道舱分离后，飞船返回舱的姿态完全恢复了稳定，飞船成功回收。当飞船成功返回的口令发出后，测控大厅里响起了经久不息的掌声。
GNC是制导导航和控制的英文简称。在飞船系统中，GNC负责飞船飞行全过程的姿态和轨道控制以及在轨太阳帆板对日控制，也就是说，飞船如何运动，怎么运动都是由GNC决定的。正因为此，有人将GNC比喻为飞船的眼睛和大脑。有位从事GNC研制的专家，曾说过这样一句话：如果没有GNC，飞船只能停留在科学幻想的阶段。
在飞船发射和运行的过程中，飞船姿态、轨道、控制部件、飞船环境等等不可避免会产生误差，返回控制就是把飞行过程中产生的所有的误差都吃掉，保证飞船回来。听起来有点像“超人”的工作。的确，飞船确实得具备“超人”的大脑来应付可能发生的任何问题。从神舟一号飞船开始，中国航天提出的就是飞船不仅能回来，还要落点准确的要求。
计算机是飞船上GNC的核心。为保证飞船安全可靠，GNC系统关键部件如陀螺、红外地球敏感器等都采用了冗余设计，也就是备份。神舟飞船上的GNC计算机采用的是主控机三机容错结构，而每台计算机又分前后台流水线作业。此外，还有一个备份计算机和一台手动计算机。GNC关键部件冗余配置，带来了飞船GNC系统工作量的显著增加。飞船GNC系统的任务包括发射及导航与控制技术、在轨段自动控制与手动控制、返回再入控制以及留轨舱控制，相当于三颗卫星加二颗导弹的工作量。工作量的庞杂和技术的复杂性，需要的是丰富的工程经验和大胆的创新精神。
GNC系统设计人员在姿态确定与控制返回再入技术上采用了多项新技术，如在轨姿态对准技术、返回再入实时估计升阻比的自适应制导技术等，保证了飞船具备多种条件下安全准确返回的能力。
1999年7月，神舟一号飞船发射前夕。北京回龙观宾馆。解放军总装备部领导召见飞船GNC系统主任设计师陈祖贵，见面的第一句话就是，飞船能否安全返回。第二天，航天科技集团载人航天办公室张宏显又把陈老找去，问的还是那句话。由此可见，GNC在飞船中的特殊地位。
也是在这次发射之前，时任飞船副总指挥的袁家军在酒泉卫星发射场对从事GNC研制的502所的科技人员表示，飞船成功后，你们是最有功劳的人。GNC研制人员没有辜负期望。
在神舟四号飞船的返回时，在北京测控大厅，GNC系统进行的就是一次完美的表演。
随着“一次调姿，二次调姿、制动开始”口令的发出，飞船漂亮地完成了一次调试、二次调试，准确地进入了返回轨道。在热烈的掌声中，我国航天控制领域的专家梁思礼拍着陈祖贵的肩膀说道：了不起！岂止是梁老，测控大厅在座的诸多专家们，无不为飞船最终的落点精度表示钦佩。要知道，在从事飞船研制几十年的俄罗斯，目前飞船的落点范围也是在正负30多公里左右，而神舟飞船的落点范围却稳定在了正负10公里左右。
说起飞船返回控制的技术创新，记者想起设计人员讲的一个小故事。
稍懂航天技术的人，都知道航天器的发射需要窗口时间，这个时间是根据发射时的季节、地点等条件推算出来的。在神舟一号飞船发射时，窗口时间是上午，而飞船的返回时间是伸手不见五指的晚上。考虑到飞船的降落是在2000多平方公里的草原上，如果他的返回时间是在傍晚，那么，从美丽的晚霞中徐徐降落的飞船该是一望无际的草原上一道多么曼美的风景啊。对摄影者来说是不可多得的难得的机会，更重要的是对中国的载人飞船的研制史来说，会留下飞船返回的宝贵的直观图象，这是多么有意义的一件事。基于这种想法，设计人员为飞船设计了在任何窗口时间都可以发射的偏航机动技术。这项技术在神舟三号飞船轨道舱上得到成功采用，神舟四号飞船在轨偏航机动试验也获得成功。此技术又望推广到新型卫星的研制上。
说起飞船设计对航天技术的贡献，还有为了提高飞船的精度，设计人员开发的双矢量实时姿态确定技术，现在也被中低轨道卫星普遍采用。
此外，惯性器件在轨标定技术，可以把飞船姿态测量部件陀螺的未知漂移从4度减少到0.01~0.1度，可以显著提高飞船的导航精度；一个故障还能正常工作，两个故障保证航天员安全回来的故障诊断和重构技术；发动机变轨和制动技术；返回舱主备份交替技术等都是飞船GNC系统的技术创新。
除了返回控制技术外，GNC系统的另一项值得大书一笔的技术是，目前在国际上还没有，完全通过中国自主开发的救生控制技术。该技术可以实现落点预报、控制飞船的落点。
由于航天技术在国家的特殊地位，神舟飞船的每一次成功，都受到党和国家领导人的高度重视。神舟三号飞船发射成功后，江泽民等党和国家领导人曾亲临酒泉卫星发射场看望飞船发射的有功之臣们，并和他们座谈。陈祖贵发现在为数不多的被邀请者中，自己作为基层受邀的两个代表之一竟座在江主席的身边，顿时激动得老泪纵横。这个故事再一次说明GNC技术在飞船研制中的重要地位。
