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，抵達距“天宮一號”約5公里的對接入口點。隨后，從對接機構接觸開始，經(jīng)過捕獲、緩沖、拉近、鎖緊4個步驟，實現(xiàn)了剛性連接，形成組合體，開始了為時兩天的整體飛行。

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

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

　　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。

　　集智攻關突發(fā)事件

　　吃飯時食堂“唱空城計”，走路刮“跑步旋風”，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格的要求。”中國航天科技集團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，正當轉(zhuǎn)場工作緊鑼密鼓地準備時，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，位于北京的神舟九號飛船在進行整船熱試驗時發(fā)生了意外情況。“神九”上的CTU(計算機核心單元)在一個特定的溫度段發(fā)出指令時，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，后果不堪設想?！蓖駯|告訴本刊記者。

　　按照原定計劃，再過兩天，“神舟八號”船箭組合體將結束測試區(qū)的各項工作，運往發(fā)射陣地，火箭發(fā)射進入“倒計時”狀態(tài)。根據(jù)航天質(zhì)量管理條例，相同批次的產(chǎn)品出現(xiàn)問題，要開展舉一反三工作，及時剝離問題，確保飛行無隱患。而當這個消息傳來時，距離船箭組合體轉(zhuǎn)運時間只剩3天了。

　　怎么辦？是“凍結狀態(tài)”全力舉一反三，還是邊查問題邊推進工作？此前，在“長二丙”失利后，目標飛行器和火箭試驗隊凍結了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。交會對接任務對追蹤飛行器，即“神舟八號”飛船的發(fā)射窗口有非常嚴格的要求。而首次對接任務選擇在陰影區(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。

　　在第一時間，中國航天科技集團公司組織了“兩總”迅速研討，并組織西安的專家迅速攻關。在問題發(fā)生當天，“神九”上的CTU被立即運抵西安，同時在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心執(zhí)行任務的專家連夜返回西安，進行集智攻關。大家達成一致，當前一方面是要繼續(xù)對該問題進行定位、復現(xiàn)，找到問題所在，同時做好“神舟八號”相關預案。

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

　　“拆卸工作非常復雜，拋開操作上的風險不說。僅僅從正常的操作工藝程序來說，就需要4天的時間。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險。”童旭東解釋道。

　　時間一分一秒走過，每個人都在等待西安試驗的結果。原定在10月25日上午10點舉行的CTU歸零會議一推再推，從10點推到下午3點，又從下午3點推到5點，又從5點推到晚上8點

　　晚上9點半，當北京、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，報告人帶著“新鮮出爐”的報告還在路上。大家都在焦急地等待著。

　　會議很順利。經(jīng)過前后方試驗隊員3天3夜的鏖戰(zhàn)，得出了兩個結論：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，飛船團隊也有預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)。當大家集體鼓掌通過時，人們的臉上才露出了久違的笑容。

　　“現(xiàn)在回頭來看。這個決定非常有價值。盡管該問題是由于我們的產(chǎn)品不夠‘強壯’所致，但是從大家的應急反應來看，證明了載人航天團隊特別能戰(zhàn)斗，在關鍵時刻，基于對產(chǎn)品、系統(tǒng)的全面試驗，做了一個非常果斷的決策?！蓖駯|說，只有工作做細了，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中，已經(jīng)圓滿執(zhí)行過7次任務的長二F火箭將再次兩度執(zhí)行飛行任務，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，能夠通用的技術全部通用，確保研制生產(chǎn)過程全程可控?！被鸺傇O計師荊木春告訴記者，依據(jù)現(xiàn)在載人航天工程的發(fā)展速度，承擔著“載人使命”的長征二號F火箭即將迎來批量生產(chǎn)時代，確?；鸺夹g狀態(tài)的穩(wěn)定可靠是“第一要務”。

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

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

　　為什么要在發(fā)射“神舟八號”時采取迭代制導的入軌方式呢？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，運動員沿著直線追上被對接的隊員顯然比繞著追趕更加省力。對運動中的個體而言，橫向機動很困難。這對‘神舟八號’飛船和‘天宮一號’目標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>

　　迭代制導的入軌方式將打破常規(guī)火箭的軌道計算模式。“以前火箭發(fā)射的入軌模式就像飛機飛行一樣，按照既定的航道飛行，當偏離航道后，自行進行調(diào)整。采用迭代制導方式后，火箭將實現(xiàn)一邊飛行一邊計算最適合當前狀態(tài)的入軌點，同時設計飛行軌跡，并控制火箭按照設計的軌跡飛行，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，從而實現(xiàn)火箭入軌的智能化控制。”宋征宇告訴記者，采取迭代制導后，火箭每0.02秒就要作一次入軌點預計和軌道修正，計算量比傳統(tǒng)制導方式增加了30多倍。

　　同樣舉飛機飛行的例子，受氣流因素，飛機航行時發(fā)生顛簸偏離航道是正常情況。對于火箭而言，受大氣、結構設計、發(fā)動機等因素的干擾，火箭在飛行中也很難做到完全按照預定的軌跡飛行，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的精度?！按舜蔚茖Т蟾旁诨鸺c火350秒后發(fā)揮作用，讓火箭在飛行的過程中實時作出軌道修正，確保把‘神舟八號’精確送入軌道。”宋征宇說。

　　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。“以前飛行器的入軌點一般在發(fā)射前1個月就能確定。此次發(fā)射“神舟八號”飛船，為了確保入軌點的精度，在發(fā)射前6小時進行最后一次測軌，并在射前4小時才最終確定要對接的‘天宮一號’在空間的軌道參數(shù)，此時我們才能知道要把“神舟八號”送到哪里。這對我們的適應能力是一個極大的考驗?！彼握饔罱忉尩馈?/p>

　　零窗口要求

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

　　“‘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動，這意味著錯過一秒，‘天宮’就已經(jīng)在天上了‘前進’了7.8公里，“神舟八號”要通過消耗自身燃料去‘追趕’目標飛行器。”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太陽，以便能夠在第一時間獲取能量。而這次發(fā)射“神舟八號”飛船的第一任務是要為對接做準備，與‘天宮一號’這個在宇宙中運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火箭結束了技術上“小修小補”的時代，在繼承了當今電子、信息處理、計算機等領域的技術革新成果后，在確保可靠性的前提下，長二F火箭完成了轉(zhuǎn)型，一枚性能更加優(yōu)良、運載能力更加強大、載人環(huán)境更加舒適的火箭應運而生。

　　明年，神舟九號、神舟十號飛船相繼升空，空間站建設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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