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走近中国载人飞船的“神经中枢”

http://www.sina.com.cn 2003年10月21日14:07 新华网

  2003年10月16日6时23分,当我国首位航天员杨利伟安全地走出“神舟”五号飞船返回舱时,北京航天指挥控制中心以自己非凡的实力和出色的表现庄严地向世界昭示:中国已经拥有了一个世界一流水平的载人航天指挥控制中心。这也是继俄罗斯、美国之后的世界上第三个载人航天指挥控制中心。

  近日,笔者怀着敬慕的心情走近了北京航天指挥控制中心,揭开了它神秘的面纱,为
中国载人航天史册记下了这浓墨重彩的一幕。

  2003年10月15日9时。随着我国西北大漠一声惊天轰鸣,巨型运载火箭喷射出一团桔红色的烈焰,托举着“神舟”五号载人飞船拔地而起,直刺苍穹,渐渐地变成了一个小小的亮点,最后隐匿在无穷的天际里。

  4块巨幅大屏幕和几十台显示终端显示着不断变化的、标志任务状况的数据、曲线和图像。大屏幕上方,标示着北京时间、联调时间、飞行时间的LED显示屏同时在不断地跳跃着各种飞行控制数据。

  位于指挥大厅后侧的计算机终端机房,科技人员正全神贯注地收集从各测控站(船)发来的数据,紧张地进行飞船遥测数据和轨道数据处理,密切监视船箭的飞行状态,向飞行发出成百上千个遥控指令和控制注入数据。

  计算机主机房拥有庞大复杂的航天飞行任务数据接收、处理和传输系统,数百台计算机和通信处理机基于高速数据网互联,构成了功能强大的分布式飞控数据处理平台。当飞船在太空邀游时,地面控制系统高速运转,为其提供强大的飞控支持。

  通信机房和数据传输机房构成了飞船飞行试验任务的信息枢纽,通过这条纽带,飞控中心可与太空中飞行的飞船建立起连接,实现天地对话;还可以将遍布全球的地面测控站及分布在三大洋上的“远望”号测量船连成一体,牢牢牵住翱翔在茫茫太空的飞船。

  火箭点火升空后8分钟,北京航天指挥控制中心正式宣布:“神舟”五号飞船进入预定轨道。顿时,指控大厅里爆发出阵阵热烈地掌声。

  这激动人心的一幕,就发生在北京航天指挥控制中心。站在建筑结构酷似航天空间站的银灰色中心主楼顶上,飞控大楼就像刚刚完成对接任务静静停泊在太空站边上的飞船。中心主任席政介绍说,北京航天指挥控制中心是为适应中国载人航天工程建设的需要,于1996年3月建成的,是我国载人航天工程试验任务的指挥调度、飞行控制、分析计算和数据处理中心,是卫星发射试验北京任务指挥所的技术支持单位,也是我国对外测控服务的一个窗口。拥有指挥通信、信息处理、监控显示、飞行控制等于一体的综合性强、反应快捷、运算精确的现代化控制系统。飞船在太空飞行的一举一动都将由这里进行指挥控制,起着“中枢神经”的作用。

  创业:艰苦奋斗,白手起家,信念形成合力

  有谁能够想到,中心成立之初,面临着如此薄弱的基础:在硬件设施方面,北京航天城刚刚从唐家岭的稻田上破土动工,没有一台(套)适用的设备,工作和生活设施十分简陋;在软件方面,技术人才严重缺乏,除屈指可数的几位技术保障性的高工外,就是一些刚刚从地方高校分来的大学生,绝大多数人没有工程实践经验,甚至不知道载人飞船是个啥模样。在这种情况下,要在较短的时间内建成一个航天飞控中心,难度之大可想而知。

  在软件开发上,他们白手起家,创造性地提出了一套适合中心特点的软件开发方法和管理制度,按照“滚动前进,逐步逼近”的思想和“整体设计,分步实现”的原则,实行严格的表格化管理和工作例会制度,研制出了功能丰富、结构良好的飞控软件系统,编写了近300万字、100万行源程序、7000多外模块的软件技术文档。

  在硬件系统建设上,他们不等不靠,加班加点,决战决胜,用不到一年的时间,先后安装集成了计算机网络、卫星通信等几十个系统、近千台(套)设备。

  中心广大科技人员拿出了前辈们研制“两弹一星”时的那股子干劲,周密计划、科学安排、协同作战、集智攻关,用自己的辛勤汗水和聪明才智创造出了一次次的神奇。

  人才:老将引导,小将担纲,事业造就栋梁

  人才对于载人航天这样一个高科技含量的领域意味着什么,中心领导十分清楚。在狠抓基础建设的同时,中心加大了人才培养力度,坚持用事业召唤人才、用目标凝聚人才、用任务锻炼人才、用环境吸引人才,敢于放手,舍得投入,将人才培养驶入了“快车道”。

  他们针对年轻科技干部比例大、执行任务少、缺乏实战经验的特点,采取了“走出去、请进来、压担子、抓考核“等方法,重点加强了任务分析队伍、软件开发队伍、硬件维护队伍和组织指挥队伍等方面人才的培养。先后派出千余人次到相关院校学习深造,聘请了清华大学等十几所大专院校、科研院所的知名专家和教授到中心授课,并委托北京航空航天大学、北京大学和清华大学等地方高等院校联合开办了工程硕士班,百余名在职人员已完成或正在攻读。

  中心还把技术攻关和任务联调作为“练兵场”,敢于把年轻科技干部推向前台,让他们在工程实践中挑“大梁”、唱“主角”。通过工程实践的艰苦锤炼,一大批年轻的技术骨干脱颖而出,30岁以下的年轻人占了85%以上,他们大都是1995年以后毕业的博士、硕士和本科生。有100多名年轻科技干部已经成长为各个专业的业务尖子,关键技术课题负责人平均年龄不足30岁,连续担当了5次“神舟”号飞船试验任务总调度的申劲松,今年才29岁。目前,中心已经形成了一支以载人航天飞控总体技术、轨道计算与确定技术、软件工程技术、计算机通信技术和航天器实时图形处理技术等为支撑点的新一代航天飞控专家队伍,一大批政治合格、技术过硬、门类齐全、专业配套、结构合理的年轻科技人才队伍,他们正以齐整的阵容在我国载人航天工程建设与发展中尽显风流,涌现出了“学习成才标兵”工程师李剑、优秀科技干部标兵欧余军、“巾帼建功”先进个人张艳丽、“仿真专家”崔晓峰等一大批年轻的科技专家。

  技术:集智攻关,迎难而上,创新勇立潮头

  载人航天工程是一个庞大、复杂的系统工程,涉及专业门类多、科技含量高。面对日新月异的科技发展浪潮,中心广大科技人员始终瞄准世界高科技前沿,不断增加高科技含量,广泛运用系统工程理论,以改造、完善、提高为原则努力抢占科技发展制高点。

  在实施轨道计算方面,中心充分借鉴我国人造卫星定轨的成熟经验和国外精密先进技术,结合飞船飞行特点,在测量数据处理、误差修正等方面取得了重大突破,实现了实时轨道计算精度优于100米,达到世界先进水平。

  在对飞船的控制方面,实现了在1秒钟内把指令发送到飞船。这种透明控制方式在中国航天领域是史无前例的,在世界航天测控领域也属一流。

  在返回控制技术方面,科技人员积极探索适应我国测控网布局和着陆场位置的返回控制方案,掌握了升力式再入返回控制技术,填补了我国航天测控领域的一项空白,达到了国际同类研究成果的先进水平。

  在实施数据处理方面,科技人员经过无数次试验、研究和改进,在任务数据处理实时性方面获得突破性进展,能够对每秒近4兆的超大流量数据进行实时接收和处理,实现了快速、准确的测控信息接收、处理、查询功能。

  在测控计划生成方面,科技人员在飞行控制事件特性分析、飞行控制计划自动生成和软件计划自动调度等方面取得了重大进展,独创了一套计划生成规则和事件匹配的检索方法。这是在我国航天测控领域首次实现飞行控制计划的自动生成和软件的自动调度运行。

  在监控显示方面,科技人员创造性地将虚拟现实技术、多媒体技术与航天测控技术有机地结合起来,建立了实时测控数据驱动的三维动画显示系统、任务地理信息和实时测控视景仿真系统,使北京中心的监控显示系统具有曲线与表格相结合,平面与立体相结合,静态画面与动画显示相结合的多层次显示手段,首创国内可视化监控的新概念、新技术。

  告捷:决战决胜,再接再厉,终圆飞天梦

  如果说,几年来的工程建设和技术攻关是为我国载人航天事业奠定物质技术基础的话,那么真正考验了北京中心整个系统可靠性的便是“神舟”号飞船的首次飞行试验。

  一切为了首飞,一切服从首飞,一切保障首飞。这3个一切成为中心广大科技人员的自觉行动。

  从1998年底开始,为了首战必胜,万无一失,他们放弃了所有的节假日,连续加班加点,吃住在机房,每天工作达15小时以上,共进行了上百次系统、局部间的联调,准备了一系列应急方案,先后组织了部署在世界各地的17个测控站(船)参加的系统联试和大回路演练,并实施了与飞船的天地对接和全区合练。在组织的数百次大小联调中,发现并解决了数千个疑难问题,取得了几十项科研新成果。

  1999年11月20日,这是一个让全世界为之震惊的日子,也是中国航天史上一个重要的里程碑。我国载人航天工程“神舟”一号试验飞船在酒泉卫星发射中心用新型运载火箭发射升空并准确入轨。飞船在飞行过程中,北京航天指挥控制中心作为任务的指挥调度中心,依靠先进的硬件设施、全自动化的软件系统和高超的技术能力,及时准确地向参加任务的各个测控站(船)发送了引导数据,下达调度口令,保证了各参试单位和所有参试人员协同作战;作为控制计算中心,他们准确无误的向飞船发送了数百条指令、数十次数据注入,进行了近百次精密轨道计算,控制飞船正常飞行和准确返回;作为信息交换中心,他们成功地完成了与多个方向共100多个类别,累计5000兆余字节的信息交换,控制飞船正常飞行,飞船按照地面注入的指令正常执行了返回调姿、轨返分离、制动点火、升力控制启动等一系列太空动作,安全准确地返回到预定着陆场。北京航天指挥控制中心以其精心的组织指挥水平、安全可靠的系统设施、精湛娴熟的测控技术、精确快速的运算能力,出色地完成了任务,并荣获了我国载人航天工程第一次飞行试验突出贡献奖。

  2003年10月15日,世人瞩目的“神舟”五号飞船载着中华民族的理想和希望发射升空,航天员杨利伟在太空遨游了21小时23分后,于10月16日安全着陆。这是我国载人航天工程首次载人飞行,是新世纪实现中华民族伟大复兴具有标志意义的重大事件,是继“两弹一星”之后我国高科技领域最具影响力的里程碑工程。 (文/唐文俊)(来源:法制日报)


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