北京航天飛控中心定軌軟件世界領(lǐng)先 精度10米量級(jí)

神舟十一號(hào)順利升空，今天凌晨在距地面393公里的軌道高度與天宮二號(hào)進(jìn)行自動(dòng)交會(huì)對(duì)接。地面科技人員是如何判斷變軌效果是否符合預(yù)期，又是怎樣準(zhǔn)確掌握飛船的軌跡，引導(dǎo)飛船和天宮二號(hào)進(jìn)行交會(huì)對(duì)接的呢?

帶著這些疑問(wèn)，記者走進(jìn)了北京航天飛行控制中心(以下簡(jiǎn)稱(chēng)飛控中心)軌道技術(shù)保障機(jī)房。

定軌軟件世界領(lǐng)先

軌道技術(shù)保障機(jī)房?jī)?nèi)，除了敲擊鍵盤(pán)的清脆聲響，所有人都在屏氣凝神等待。

軌道計(jì)算主任設(shè)計(jì)師張宇和他的同事們坐在計(jì)算機(jī)前，全神貫注地盯著屏幕上一行行閃爍的數(shù)據(jù)，十指靈活地敲擊著鍵盤(pán)：數(shù)據(jù)整理、軌道計(jì)算、初軌篩選……一行行程序命令輸入進(jìn)去，海量的火箭遙測(cè)數(shù)據(jù)在飛快地運(yùn)行計(jì)算，幾分鐘后，飛船初軌根數(shù)的結(jié)果順利報(bào)了出來(lái)。

作為飛控任務(wù)接力的第一棒，張宇的崗位是在“船箭分離”開(kāi)始，快速準(zhǔn)確計(jì)算出飛船在茫茫太空中的位置，判別其是否成功入軌，這是后續(xù)一切活動(dòng)的基礎(chǔ)。

“飛船踏入太空那一刻，我們就要進(jìn)行精確定軌，知道它在哪里。”張宇解釋稱(chēng)，所謂精確定軌，就是在航天器上天以后，利用陸海天基各個(gè)測(cè)控站回傳的跟蹤測(cè)量信號(hào)，通過(guò)一系列算法計(jì)算出它的精密位置和速度。

軌道室主任謝劍鋒告訴記者，為提高定軌的速度和精度，飛控中心自主研發(fā)了高精度定軌軟件，“精度最高可以達(dá)到10米量級(jí)，在世界范圍內(nèi)也是處于領(lǐng)先水平。”

和以往幾次發(fā)射不同，這一次，張宇還要算出神舟十一號(hào)和天宮二號(hào)的相對(duì)軌道關(guān)系，為之后的自動(dòng)交會(huì)對(duì)接軌道控制提供決策依據(jù)，“每一次任務(wù)都有新的挑戰(zhàn)，我們也可能會(huì)碰到各種復(fù)雜的情況，針對(duì)各種情況都要做好預(yù)案。”

預(yù)報(bào)提前20多天

在確定飛船精確位置之后，預(yù)報(bào)崗位的科技人員開(kāi)始緊張忙碌起來(lái)。

“我們要計(jì)算出飛船每一秒鐘所處位置。”預(yù)報(bào)崗位主崗顏華打了個(gè)比方，“譬如風(fēng)箏在天上飛，軌道崗位確定了當(dāng)前風(fēng)箏的位置，我們就能計(jì)算出，接下來(lái)的每一秒風(fēng)箏會(huì)往哪里飛。”

每一次任務(wù)，顏華和她的同事們都要做幾十套各類(lèi)軌道預(yù)報(bào)文件，涵蓋航天器在任一時(shí)刻的位置、姿態(tài)、測(cè)站等重要數(shù)據(jù)信息，通過(guò)海量的航天軌道數(shù)據(jù)處理，準(zhǔn)確預(yù)知和判斷升空后的飛船是否按照預(yù)定軌道飛行。

事實(shí)上，空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)中需要攻破的一個(gè)重要“難關(guān)”，就是對(duì)天宮二號(hào)運(yùn)行軌道進(jìn)行精確預(yù)報(bào)。

“高精度軌道的中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)是一個(gè)全新挑戰(zhàn)。”謝劍鋒稱(chēng)，不同于天宮一號(hào)，天宮二號(hào)是為將來(lái)的空間站模式積累經(jīng)驗(yàn)，空間站不可能為飛船臨時(shí)調(diào)整軌道，因此對(duì)接前20余天就要對(duì)天宮軌道進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，以便確定神舟的發(fā)射參數(shù)。

對(duì)此，飛控中心創(chuàng)新性提出對(duì)預(yù)報(bào)方法進(jìn)行改進(jìn)，建立起更為精確的預(yù)報(bào)模型和參數(shù)，“長(zhǎng)周期的預(yù)報(bào)，要求精度是84度正負(fù)8度的偏差，現(xiàn)在我們能做到只有1度偏差。”張宇自信地告訴記者，接下來(lái)的目標(biāo)是提升到0.5度的偏差，“就好像提前一個(gè)月進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)，還報(bào)得準(zhǔn)當(dāng)天是陰晴雨雪。”