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撩开卫星通信测控地面站神秘面纱

http://www.sina.com.cn 2003年10月25日07:49 深圳新闻网-深圳特区报

  本报特派记者幸智敏 刘键 宁刚 本报特约通讯员杨冰 唐文俊

  “我感觉良好。”———10月15日9时34分,当杨利伟顺利进入太空后对地面说下第一句话时;“我看到咱们美丽的家了,非常好!”———当杨利伟与儿子实现天地对话时;当从屏幕上看到我们的航天英雄在太空里展示国旗时,亿万颗守望的心沸腾起来了。然而,又有多少人知道,这天地之间的“热线”是如何搭起来的。

  神舟五号在从升空到胜利返航的整个过程中,飞船与北京航天指挥控制中心之间,无数的信息在不断地传递。而位于北京北郊的北京卫星通信测控地面站(简称卫通站),犹如这些信息流中的“动脉”,通过这一信息传递枢纽,飞船、各地面测控站、大洋上的测量船、卫星、指控中心才形成了完备的“天罗地网”。前不久,我们探访了北京卫星通信测控地面站,成了有史以来到此探营的第一批记者,也有幸领略了这里许许多多幕后英雄的风采。

  与卫通站“零接触”

  记者驱车从北京航天城往北10多公里后,城市的繁华渐渐褪尽,早晨金黄的稻田散发出阵阵清香。在一片绿树掩映中,十几口直径6米以上的白色“大锅”映入记者的眼帘,司机告诉我们,这些“大锅”就是卫星天线———北京卫通站到了。

  这是一处幽静别致的院落。深秋的北京,树叶开始枯黄,这里却仍绿草如茵。一个个巨大的卫星天线(卫通站的科技人员形象地称之为“大锅”)散布在院子里的各个角落,高高的避雷针直刺蓝天。控制大厅里,科技人员个个目不转睛地盯着大屏幕。

  这里就是我国最大的卫星通信测控地面站。据卫通站党委书记丁树臣介绍,该站1986年建站,17年来,完成了神舟系列飞船和100多次导弹、卫星发射测控信息传送任务。在占地100多亩的院子里,共有16幅天线测控通信,最大的直径达到了16米,最小的也有6米。神舟五号测控网共有几十个监测点,包括纳米比亚站、卡拉奇站和马林迪站三个国外站点,六个内陆站、4艘测量船等,卫通站通过6副大天线,对准4颗卫星,将16个监测点和3个中心连在一起,形成了覆盖欧亚大陆和太平洋、印度洋和大西洋三大洋的测控网,传输容量达到了上百兆数据。据悉,这样规模的卫通站在国际上也是相当大的。

  神舟五号测控网“中枢”

  在神舟五号发射飞行的整个过程中,北京卫通站是所有信息交换传输的动脉,所有对数据、信道的分配都在这里,任务中这里对几千个参数进行了状态确认。北京指控中心指挥大厅对飞船的任何一条信息,包括声音、指令,都从这里传到飞船。而飞船上的任何状态,比如航天员的声音、飞船的状态、火箭的状态,都通过它传到北京指控中心。可以说,这里是北京指控中心指挥控制飞船的“中枢”。

  具体的运作过程是这样的:地面各观测点在接收到飞船发出的信息后,迅速将信息发射到卫星上;北京卫通站再从卫星上接收到相关信息,然后迅速传到北京指控中心;反之亦然。而这一过程所花费的时间,只需要0.54秒,在飞船运行中,0.54秒所运行的距离就很近了,几乎可以忽略不计。

  “决不能因为我们的问题而影响飞船的发射任务!”卫通站一直以这样的标准要求自己。几年来,从神舟一号到五号,该站都圆满完成了任务。为确保神舟测控通信网不出任何差错,发射前这里做了几十个应急方案,并多次对设备进行了维修,对应急方案进行了一遍又一遍地演练。最终,他们高质量、高标准地完成了任务。

  冰冻三尺,非一日之寒。能够圆满完成神舟飞船的测控信息传送,功夫来自多年的锤炼。

  神舟飞船对信息传输系统运行的要求非常高,假如这套系统在工作中出了故障,就必须在最短的时间内由其他设备接上去,实现无缝隙切换。而在过去,卫星天线的自动切换是比较困难,也就是备份不及时的问题。如果天线不能正常工作,不仅会造成数据的丢失,而且会对卫星、飞船的控制有很大的影响,并最终影响任务的成败。

  过去解决这类问题的办法就是不断增加终端,不仅投资很大,切换也不及时。1995年,经过充分论证,北京卫通站提出了大胆的创新设想———终端设备不搞备份,搞切换。频率切换开发,不仅可以解决切换不及时的问题,还可以避免投资大和人员多的问题———要知道,直到现在,俄罗斯和美国还是靠备份的方法。

  由于当时国外还没有这样的技术,怎么办?北京卫通站组织了专门的攻关小组,到处翻阅资料,查找国外最新的研究成果,到高校进行调研。科研人员的心血和汗水没有白费,经过一年时间努力,频率切换开发终于成功,并通过了专家的鉴定。在神舟四号发射时,这一系统得到了实战检验,并获得了一致好评。

  “神舟四号时我们很关注,这一系统的运行的可靠性怎样?于是站里组织力量做了大量实验,对各种设备进行了故障的模拟,各种情况的应急处理都考虑到了。”站长朱平告诉记者,过去卫星天线手动的时候备份需要10几分钟,频率切换刚研制出来,切换时间为8秒。而通过50多次实验并不断改进,无缝隙切换终于实现了。

  无论是规模,还是集中控制、透明传输、状态监视,今天的北京卫通站都无疑是世界上一流的卫星通信测控地面站。在这里,一些数据可以直接看到、监测到;大多数设备都是自动化控制,不需要人为管理……更难能可贵的是,这里先进的软件都是他们自己设计、独立开发的。多年的默默耕耘,北京卫通站先后获得过国家科技进步一、二等奖,并多次获得有关方面的科技大奖。

  消灭“非常事件”

  在卫通站,虽然那些大大小小屏幕上的数据读不懂,但我们完全能读懂科技工作者们写在脸上的自豪感。他们完全有理由自豪!我国载人航天工程的成功,倾注了这些幕后英雄们多少的汗水……

  工程师杨春燕一年多来,很少踏进家门。已经30多岁的她几次都打算要孩子,但为了神舟五号的载人航天成功,每天加班加点,生小孩的计划一拖再拖;站长朱平的爱人也是搞测控的,9月底就到喀什卫星通信测控站去了,朱平每天都守候在卫通站的控制室指挥演练,没人照料的小孩只好托付给年过七旬的老母亲;站里两个怀孕7、8个月的女同志,也一直挺着“大肚子”坚持在自己的岗位上……

  一年多来,卫通站的科技工作者们忘我地投身到了神舟五号载人航天工程的通信测控事业中,发射前,站里组织了上百次演练;对所有的设备上万个接点进行了一遍又一遍的检查;对可能出现的任何情况及其应对都作了充分准备,相关方案多达1000多页……“回首那些日子,真不知道是怎么过来的。”一位女工程师告诉记者。

  采访中了解到的两个小故事深深地打动了我们。

  在神舟五号任务准备期间,有一台进口的关键设备出现了故障,当时国内无处可修,若返回厂家修理,则需花上3个月的时间。“我们自己来攻关!”站里随即组织了几位技术骨干组成攻关小组,对设备进行修理。由于国外厂家提供的设备图纸相当简单,技术人员只好顺着线路板一点一点地排查检测,经过几个不眠之夜,终于发现设备中一个瓜子大小的芯片出了问题。而更糟糕的是,国内没有该芯片的同类产品,从国外厂家买进又要颇费时日。怎么办?在查阅了大量的资料后,技术人员把目光投向了素有“硅谷”之称的中关村。于是他们骑上自行车到中关村,像淘金一样一遍遍地查找替代品。跑了10多趟后,终于找到了同等功能的替代品。“淘”出这个元器件,不仅节省了10多万美元,更重要的是抢回了宝贵的时间。

  10月13日,神舟五号发射之前的两天,凌晨北京刮起了七级大风,气温骤然降到零下。正当大家都紧张地进行各项准备工作时,突然间高压电断了。原来大风吹断树枝,压断了通向站里的某处高压电线。站党委书记丁树臣二话没说,带上几个技术人员穿着单衣就冲进了寒夜。踩着泥泞的小路,他们顺着电线一路查找断在何处。两三个小时后,故障排除了,他们的手脚都冻得几乎快失去知觉……

  卫通站是个名副其实的人才“聚宝盆”,这里汇聚了一流的科技工作者,技术干部中80%以上的都是工程师。他们的专业正好是时下社会紧缺的热门专业。不少公司都想打这里人才的主意,面对高出近10倍的薪水,没有一个科技人员动心而选择离开这里。

  “飞天梦圆,才是我们最大的追求!”———这就是他们的胸怀。

  作者:本报特派记者幸智敏…… 编辑:


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