中國宇航員帶著華夏子孫的千年夢想“太空漫步”!這次航天員要出艙,還要釋放小衛(wèi)星,測控技術(shù)要求提高了不少。那么這次神七飛船發(fā)射中,航天測控難度如何?難在哪里?中國航天測控系統(tǒng)現(xiàn)狀如何……帶著諸多疑問,羊城晚報記者日前專訪原國防科工委副主任,中國載人航天工程、探月工程顧問沈榮駿院士。
沈榮駿是我國導(dǎo)彈衛(wèi)星航天測控系統(tǒng)的主要奠基人,中國載人航天工程主要開拓者之一。他與國內(nèi)專家一道創(chuàng)建了我國大型地面測控系統(tǒng)、遠洋綜合測量船和測量飛機的研制體系,提出與國際接軌的陸、;驕y控網(wǎng),主持了航天測控綜合兼容的測控網(wǎng)建設(shè),建成了能滿足多種飛行試驗要求的測控網(wǎng)。2005年,他當(dāng)選為中國工程院院士。
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神七首用天基測控系統(tǒng)
新投入遠望5號、6號兩艘測控船,外加一顆數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,軌道測控覆蓋率從原來的12%提高到60%
測控新添兩條“船”一顆“星”
羊城晚報:火箭、飛船、衛(wèi)星等飛上天后,完全靠地面遙控,測控系統(tǒng)事關(guān)航天發(fā)射的成敗。沈院士,您是航天測控專家,您覺得和以往衛(wèi)星發(fā)射相比,這次神七飛行任務(wù)測控有什么不同?
沈榮駿:任何火箭、衛(wèi)星等的發(fā)射都要依托現(xiàn)有的航天測控網(wǎng),神七飛船也是如此。不過有所區(qū)別的是,這次新投入使用了遠望5號、6號兩艘測控船。另外,天上最近發(fā)射了一顆數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星。以這顆衛(wèi)星為基礎(chǔ)已經(jīng)建立起了一個天基測控系統(tǒng)。
在此之前,中國的航天測控系統(tǒng),依賴于陸、海及海外測控點,有了中繼衛(wèi)星后,多了天際測控系統(tǒng),對飛船來講,軌道測控覆蓋率將從原來的12%提高到60%。這是和以前最大的不同!
不過,目前這個系統(tǒng)定位為實驗系統(tǒng),是第一次使用。但我們對它的成功充滿信心,因為之前我們做了反復(fù)的試驗,系統(tǒng)狀況良好。
羊城晚報:新投入使用的遠望5號、6號測控船和中繼衛(wèi)星“天鏈一號”,在神七發(fā)射和“太空行走”中起怎樣的作用?
沈榮駿:新的測控船投入使用,使我們海上測控功能更加完善;中繼衛(wèi)星帶來更大變化,以前中國測控網(wǎng)是陸;惑w化測控網(wǎng),現(xiàn)在加上中繼衛(wèi)星后,是陸?仗煲惑w化測控網(wǎng),這就將測控覆蓋率大大提高了。并且,新的測控網(wǎng)增加了可靠性,提高了數(shù)據(jù)傳輸能力,提高了測量的精度和實時性。
航天測控“五大難點”
羊城晚報:航天測控難,請您分析一下,航天測控難在哪里?
沈榮駿:航天測控的難度主要表現(xiàn)在以下幾點:
一是要求高可靠。運載火箭的發(fā)射是一次性的,打出去后不可能再來第二次。并且火箭發(fā)射任務(wù)要求很高,一旦出現(xiàn)事故,就會造成很大的損失;鸺w行中要不斷輸入指令,進行飛行控制,測控可靠性不高,發(fā)射的危險性就增大;二是高實時。航天測控需要實時把數(shù)據(jù)傳下來,根據(jù)傳送下來的數(shù)據(jù),作出實時判斷。這時間是用毫秒計算的;三是高精度。所有測量數(shù)據(jù)都要求高精度,沒有精度就談不到航天測量控制;四是高覆蓋;鸺惋w船在軌道飛行過程中,測控網(wǎng)的覆蓋范圍要盡量大。我國領(lǐng)土范圍有限,在960萬平方公里中開展航天活動,是不夠的。所以要向海洋、天空、向海外拓展點,F(xiàn)在要建立天基測控系統(tǒng),就是為了提高測控系統(tǒng)的覆蓋率;五是高速率,航天發(fā)射中大量的數(shù)據(jù),包括宇航員圖像、飛行狀況圖像等所有工作狀態(tài)數(shù)據(jù),都要通過測控系統(tǒng)及時傳回來,因此對數(shù)據(jù)傳輸速率要求很高。
羊城晚報:以后要進一步提高覆蓋率,將來理論上會不會達到100%?
沈榮駿:100%是不可能的。我們主要是把天基測控系統(tǒng)完善起來,用中繼衛(wèi)星把覆蓋率提高。理論上講,再增加一顆中繼衛(wèi)星,覆蓋率還可以增加。100%只是個理論數(shù)字,實際上很難做到,并且越往后提高越難。
新測控網(wǎng)“一網(wǎng)打盡”
羊城晚報:您是中國航天測控網(wǎng)絡(luò)的奠基人之一,中國航天測控網(wǎng)是經(jīng)過怎樣不懈努力建立起來的?
沈榮駿:我國現(xiàn)在的航天測控網(wǎng),最早是上世紀70年代錢學(xué)森同志提出建設(shè)的。當(dāng)時中國的航天測控網(wǎng),還是上世紀60年代后期為發(fā)射東方紅一號衛(wèi)星建立起來的,當(dāng)時我負責(zé)這個網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計,受歷史條件限制,網(wǎng)絡(luò)很簡陋,僅能滿足第一顆衛(wèi)星發(fā)射的需求。
這個網(wǎng)絡(luò)建成后,錢學(xué)森同志講,要搞一個測控網(wǎng)絡(luò),把整個航天飛行器都包括在里面。他說我國衛(wèi)星發(fā)射有自己的特點:是多場區(qū)的,有酒泉、太原、西昌三個衛(wèi)星發(fā)射中心;每個場區(qū)發(fā)射衛(wèi)星的傾角不同,發(fā)射方向不同,并且每次發(fā)射的軌道高度也不同。要建立一個適應(yīng)這些特點的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò),是比較復(fù)雜的問題。
根據(jù)錢學(xué)森的總思想,我們在原有基礎(chǔ)上調(diào)整了測量設(shè)備,優(yōu)化了布局,形成了一個以陸地和海洋為基礎(chǔ)的測控網(wǎng)。到載人航天工程上馬以后,我們在這個基礎(chǔ)上再次完善了網(wǎng)絡(luò)。建立起了一個與國際接軌的、統(tǒng)一S波段的航天測控通訊網(wǎng),這個網(wǎng)絡(luò)集光學(xué)測量、遙測、遙感、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ転橐惑w,可以支持載人航天任務(wù),也可支持其它中低軌道衛(wèi)星和同步軌道衛(wèi)星任務(wù)。真正是“一網(wǎng)打盡”。
2
載人登月那一天,“載人航天”和“嫦娥探月”會交會在一起
中國兩航天工程未來將合一
兩大航天工程各分“三步走”
羊城晚報:同樣是航天工程,中國有載人航天和嫦娥探月兩個工程,這兩個科學(xué)實驗項目會不會造成重復(fù)?以后會不會合并到一起?
沈榮駿:載人航天工程是1992年啟動的,主要是通過載人航天技術(shù),實現(xiàn)“人游太空”。按原有計劃,載人航天工程分為三步走,第一步突破載人技術(shù),神五、神六為代表已完成目標。第二步完成交會對接技術(shù)和出艙活動技術(shù)后,建立可以短期有人照料的空間實驗室,F(xiàn)在所做工作正是第二步的開始階段。第三步是建立較長時間有人照料的空間站,作為各種空間科學(xué)實驗之用。
而探月工程是我國深空探測的第一階段。簡單地說也是三步,即繞、落、回。第一步繞月飛行,嫦娥一號基本實現(xiàn);第二步發(fā)射一個探測器落到月球表面,進行無人探測活動;第三步要將發(fā)射到月球表面的探測器收回來。
同樣都是三步走,探月工程后兩步到現(xiàn)在還沒有最后確定下來。這兩個工程一個是為了讓人類進入太空,一個是探測地外空間,總有一天會交會在一起,就是載人登月的那一天!
這個事現(xiàn)在國內(nèi)外的科學(xué)界都有很高的呼聲,但究竟怎么做,還是科學(xué)沒有結(jié)論的東西,需要科學(xué)家們進一步論證。
神八神九未必載人
羊城晚報:神七飛船發(fā)射就實現(xiàn)載人航天的第二步了?
沈榮駿:是第二階段的第一步,要解決一些關(guān)鍵技術(shù),包括出艙活動,下一步要進行交會對接,這些技術(shù)突破后,才能搞空間實驗室,這合起來是第二階段。第二步后第二階段就完成了。
羊城晚報:神七發(fā)射之后,接著要發(fā)射的神八、神九等,又各自處于哪一步?
沈榮駿:神七發(fā)射實現(xiàn)太空行走之后,下面可能就要搞交會對接了。根據(jù)一般的科學(xué)規(guī)律應(yīng)該是這樣的。神九要考慮建立空間實驗室了。這種是短期無人照料的實驗室,空間較小,這是為將來建設(shè)空間站作準備的。神九之后才是建設(shè)空間站。
羊城晚報:接下來神八、神九還是載人飛行嗎?
沈榮駿:有的載人,有的無人,都有可能。交會對接可以是有人的,也可以是無人的。這要看將來的計劃怎么安排,現(xiàn)在還沒有完全確定下來。方案已經(jīng)拿出來了,還在評審過程中。我就是負責(zé)后面評審的,現(xiàn)在還沒有明確的說法。
估計以后年均發(fā)射一次
羊城晚報:神五、神六、神七發(fā)射,年份上都有間隔。以后隨著技術(shù)水平的提高和經(jīng)驗的成熟,發(fā)射頻率會不會加快?
沈榮駿:會加快。我估計以后平均一年一個吧。這是平均數(shù),或許一年有兩個,第二年沒有,平均一年一個。
羊城晚報:目前中國有四個航天發(fā)射場,海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心也正在建設(shè)。是否載人航天工程就在酒泉?
沈榮駿:載人飛行就在酒泉,當(dāng)前的安排是這樣的。
3
完成必須完成的,航天員在太空允許有“自主動作”
這次出艙行走只在飛船表面
羊城晚報:航天飛行是科學(xué)實驗,是實驗就有風(fēng)險。航天員在太空中的行動多是設(shè)計好的吧?可否有自主動作?
沈榮駿:可以,在規(guī)定的范圍內(nèi)可以,不會太機械。按規(guī)定需要完成的動作必須完成,其余的并沒有明確的規(guī)定,只要不是危險動作就可以。
羊城晚報:該有怎樣的范圍?費俊龍、聶海勝上天時,在飛船內(nèi)翻滾,這不是規(guī)定的吧,會不會對飛行造成影響?
沈榮駿:不會有什么影響。航天員可以根據(jù)實際情況做動作,沒有問題。
羊城晚報:這次出艙行走,航天員的自由度有多大?
沈榮駿:這次出艙行走只能在飛船表面,航天員不能離開飛船的。
4
苛刻的“五條歸零”原則
十多年了,我們的發(fā)射成功率高達100%
羊城晚報:中國航天發(fā)射也曾經(jīng)歷過失敗,但目前成功率很高,是怎么走過來的?從失敗中吸取了什么教訓(xùn)?
沈榮駿:上世紀90年代中期的一段時間,我們出過不少問題。航天是個復(fù)雜的系統(tǒng),不可知的因素很多,盡管我們在盡力做好,但經(jīng)歷挫折也難以避免。應(yīng)該說,世界各個國家都要經(jīng)歷這個過程。
從1996年以后,我們重點抓了質(zhì)量整頓,質(zhì)量就是生命,航天的成敗關(guān)鍵在質(zhì)量。當(dāng)時的航天總公司,即現(xiàn)在的航天科技集團,采取了一系列的措施,確保產(chǎn)品的質(zhì)量。經(jīng)過整頓以后,加上技術(shù)的不斷成熟,1996年、1997年以后到現(xiàn)在,十多年了,發(fā)射成功率高達100%。這在世界航天界都很少見。
羊城晚報:當(dāng)時是怎樣抓質(zhì)量的?
沈榮駿:一是抓技術(shù)。從技術(shù)方案的設(shè)計開始,到工藝流程,到最后總裝測試等,全過程質(zhì)量控制。二是抓管理,實際上過去我們有的問題就出在管理上。我們專門制定了一系列規(guī)定,都是非常嚴格的,當(dāng)時還有些同志想不通,覺得是太嚴了。現(xiàn)在看來,嚴一些是對的。
比如當(dāng)時有個“五條歸零”原則,一旦出現(xiàn)問題,所有工作必須歸零。出了問題,一是要機理清楚,弄明白為什么出故障;二要定位準確,知道哪里出了故障;三要故障復(fù)現(xiàn),用以證明自己的定位是正確的;四是措施有效,找出有針對性地解決辦法;五要舉一反三,若一個元器件出了問題,同一批的所有元器件都要重新來,用到其它衛(wèi)星上的也必須更換。
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空間站建設(shè)
可能選文昌基地
文昌基地瞄準國際航天市場
開放心態(tài)與國際接軌
羊城晚報:能否談?wù)勚袊虡I(yè)衛(wèi)星發(fā)射的問題?
沈榮駿:上世紀80年代,美國的一次性火箭發(fā)射停止了,改用航天飛機發(fā)射衛(wèi)星,這樣發(fā)射的價格很昂貴,除了政府的發(fā)射任務(wù)外,其它都發(fā)射不起。當(dāng)時整個國際商業(yè)發(fā)射市場基本上被法國阿里安火箭占據(jù)。這種情況下,我們覺得是進入國際市場的一個時機。根據(jù)各方研究,并報請上級批準后,中國就作為國際航天商業(yè)市場的一個補充進來了。
羊城晚報:為什么選擇走商業(yè)發(fā)射之路,出發(fā)點是什么?
沈榮駿:之所以這樣做,有三大原因:一是商業(yè)發(fā)射可以擴大國際影響;二是還有一定的經(jīng)濟效益;三是通過商業(yè)交流活動,還可以擴大眼界,提高我們的發(fā)射水平。
羊城晚報:現(xiàn)在還是這樣考慮嗎?
沈榮駿:沒有改變,應(yīng)該說全世界都是這樣的。
美國制裁不了“中國制造”
羊城晚報:有媒體報道說,美國航天飛機面臨退役,新的航天飛機還沒研制出來。這段時間,他們的航天發(fā)射必然依賴國際市場。中國是否又迎來一個機遇期?
沈榮駿:不利因素也很明顯,美國在制裁中國,凡是衛(wèi)星上有美國元器件的,一律不準中國發(fā)射。因此在國際市場上,我們的空間被壓縮得很小。
在這種情況下,我們采取了整體出售的辦法,如給尼日利亞發(fā)射的衛(wèi)星,還有即將給委內(nèi)瑞拉發(fā)射的衛(wèi)星,都屬于這種情況。連衛(wèi)星、帶發(fā)射,還加上地面建設(shè),中國都承包了。衛(wèi)星打到天上去后,地面設(shè)備也建好了,再交付給他們。我們現(xiàn)在不得不走這條路,全系統(tǒng)對外。我個人認為美國的制裁是沒有意義的。
羊城晚報:現(xiàn)在美俄關(guān)系不明朗,美國航天飛機要退役,是否如一些外媒所說,美國會轉(zhuǎn)向和中國合作?
沈榮駿:在航天市場上,美國更多限制的是中國而非俄羅斯。中國要幫助外國發(fā)射衛(wèi)星,凡是有美國元器件的他們都不允許中國發(fā)射。現(xiàn)在國際化了,一個國家的衛(wèi)星,全世界的元器件都有。以后我們只發(fā)射中國制造的衛(wèi)星,他們就管不著了!
文昌與酒泉各有分工
羊城晚報:海南文昌衛(wèi)星發(fā)射中心投建,是主要用來開展商業(yè)發(fā)射的嗎?
沈榮駿:對,那里完全是同國際接軌建設(shè)的。文昌發(fā)射場建成后,我國的火箭發(fā)射能力將有很大提高。海南發(fā)射場可以適應(yīng)不同的射向,從90度到180度都可以。另外不同的高度也都可以。加上海南緯度低,發(fā)射同步軌道衛(wèi)星可以節(jié)省不少燃料,因此是個比較理想的發(fā)射場。
羊城晚報:這么先進的發(fā)射場,以后神八、神九、神十等載人航天發(fā)射會不會去那里?
沈榮駿:不會去。載人航天發(fā)射就在酒泉,這有個分工問題。但下一步建設(shè)空間站等大型發(fā)射,重達幾十噸,可能會在海南發(fā)射,這要看到時候的需要來定。
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