新闻纵深·探月测控:中电集团五十四所研制探月测控系统纪事

　　千万里，我追寻着你——中电集团五十四所研制探月测控系统纪事

　　从发射到实现绕月，嫦娥一号卫星的表现可以用两个字来形容——完美！实现绕月飞行，标志着绕月探测工程取得了阶段性胜利，也标志着中国的航天正式开始了深空探测新时代。

　　测控系统和地面接收系统作为五大系统中的两个重要系统，是绕月探测工程成败的关键。位于密云的50米射电望远镜天线和数据接收系统以及位于青岛和喀什的测控系统中的部分设备，是由位于石家庄市的中国电子科技集团第五十四研究所研制的。

　　11月5日上午，密云、云南、上海、乌鲁木齐的四台巨型射电望远镜，精确地捕捉到38万公里深空嫦娥一号卫星的微弱信号，把飞行速度、距离、角度等轨道参数实时传送到北京航天飞行控制中心。地面测控系统向卫星发出一系列指令，嫦娥一号卫星于5日11时15分前成功完成姿态调整，11时15分，主发动机在地面控制下点火实施第一次“太空刹车”，22分钟后卫星准确进入预定的绕月轨道。

　　这次近月制动成功，表明我国已具备对距地球38万公里卫星进行精确测控的能力，标志着我国航天测控水平有了新的突破。消息传来，中电集团五十四所航天人终于露出胜利的微笑，五十四所研制的测控设备，经受住了实践的考验，在我国航天史上又添华章。

　　老专家毅然承担起50米口径巨型天线研制总设计师，立下一个月拿出测控系统核心部件样机的军令状

　　探月工程是我国继“神舟”载人航天工程之后的又一项重大宇宙探索工程，有四面巨型天线接收卫星的信息。其中计划建造的国家天文台北京密云站的50米口径的射电望远镜将是我国口径最大，功能最强的深空探测工具。

　　2002年下旬，年过六旬的五十四所副总、首席专家杨可忠在巨大的压力下茶饭不思、夜不能寐。国家有关部门为实施绕月探测工程进行50米口径巨型射电望远镜天线工程招标，工程经费低，时间紧。此前我国从未生产过如此巨大的天线。

　　中电集团五十四所是国内知名的天线研制单位，杨可忠是国内知名的天线制造专家，曾带领所内技术团队研制出了各种型号、多种用途的天线。已过退休年龄的杨可忠已经功成名就，还要不要在花甲之年冒一次险？国内大部分同行说：这么少的经费根本不可能研制出50米口径巨型天线；老伴也说：你已经名满天下，这么大年纪还折腾个啥？

　　分析、测算，再分析、再测算，一条可行之路就是把该巨型天线的部分部件交给民营企业加工生产。凝结中华民族数千年探月梦想的第一次探月工程的深空探测系统巨型天线，敢不敢让一大批民营企业参与制造？谁敢拍这个板？考察、再考察，杨可忠发现，我国民营企业已经有了相当的基础条件和大批技术人员和熟练工人，只要严格管理，完全可以生产出可靠的部件。

　　“干！”杨可忠拿定了主意。2002年10月，五十四所正式和有关部门签订了巨型天线的研制合同。

　　“航天事业充满风险，面对一个未知的全新领域，没有勇气，就作不了航天人！”2007年10月25日，嫦娥探月发射的第二天，杨可忠在五十四所一间会议室这样对笔者说。

　　国家探月工程专家组成员，五十四所航天测控责任专家、副总工程师刘云飞，是位身材不高，看似很文静的中年女性。11月5日，在五十四所的另一间会议室里，她也讲述了一个关于勇气的故事。

　　2005年3月，有关部门进行18米口径探月工程测控系统招标。在载人航天工程中承揽了大部分测控系统研制的五十四所，却面临前所未有的挑战：探月工程用户方要求，测控系统的核心部件必须自主研制。

　　刘云飞当即表示：给我一个月的时间，我们一定拿出合格的样品。

　　“你说这句话的时候，是不是很有底气？”笔者问。

　　“我们从来没有做过的东西，怎么可能很有底气！但我相信我们所的实力，因为我们的研制能力在国内航天测控领域是相当强的。”刘云飞说。

　　杨可忠、刘云飞的勇气来自于五十四所航天人的实力。50米口径天线课题组迅速展开工作，技术人员被派到民营企业，指导、监督生产过程。为缩短工期和节约成本，五十四所采用了现场组装焊接工艺，2004年10月技术人员和工人一起在北京密云天文台工地历经寒暑。2005年10月20日，天线完成吊装。2006年3月底测试结果显示各项指标达到设计要求，顺利通过有关部门的验收。目前这台国内最大的射电望远镜天线正紧盯着嫦娥。

　　刘云飞立下“军令状”后，五十四所刘增茂、吴景宇等工作人员夜以继日，一个月时间克服重重困难，拿出了样品，各项指标达到要求，为五十四所赢得了探月工程的部分设备研制任务。

　　2006年4月30日，50米天线交付运行，相继进行了测量和校准试验，成功地观测了卫星源和射电源，50米天线技术性能指标均满足合同要求。2006年10月20日，在“嫦娥工程50米天线终验评审会”上，通过了由四位院士等十九名知名专家的终审验收。

　　焊接吊装50米口径巨型天线的一年多时间，130多吨钢结构的庞然大物没有发生过一例“肉皮碰伤”

　　2005年10月20日上午9时，在北京密云天文台的工地上，人头攒动、热闹非凡，各方领导、专家和相关技术人员云集于此。可载重600吨的德马格吊车象一座高塔矗立在工地现场，它的旁边是当天的主角——50米口径天线反射体和轮轨式座架。

　　把50米口径天线反射体吊装到座架上是关键的环节。50米口径天线反射体长宽各50米，高12米，重130吨 ，像一个巨大的鸟巢。把这么大的金属网状结构整体吊装到数十米米高的座架上，国内还是第一次。吊装前的专家评审会上，有专家质疑吊装方案，因为他们的计算结果表明，一起吊，天线反射体就会翻转坠落，根本不可能平稳安装到位。

　　“我们也经过了计算，结果是能平稳吊装，准确到位。”杨可忠10月25日向笔者描述当时的场景。

　　自2004年10月以来的现场组装焊接过程中，因天线体积巨大，五十四所科技人员引进了电子经纬仪测量、摄影测量等建造桥梁、大坝的质量控制手段，确保了部件的精度。吊装前的测算表明，4根主钢丝绳和8根辅助钢丝绳，能平稳托起反射体。

　　2005年10月20日10时20分，一声哨音，天线反射体被吊离地面几厘米。为了确保安全，根据事先设计的吊装方案，巨大的反射体在距地面几厘米的高度悬吊了30分钟。“万一我们的计算不准确，真的翻落下来，也不至于摔坏。”杨可忠说。

　　天公作美，一丝风也没有，反射体静静地停着，纹丝不动，30分钟到了，没有任何异常，随后的起吊过程非常顺利，11时反射体与座架联结的螺孔位置全部对齐，11时30分，96颗反射体与座架相连的大螺栓全部紧固，吊装顺利完成。

　　“130多吨的钢结构，一年多的现场组装和焊接，虽然遇到了种种困难，但靠我们的智慧，一个个困难都解决了，施工工人，连一个碰伤肉皮的都没有。”

　　为青岛生产的18米口径天线进入联测阶段，再有10多天就要运走测试和现场安装了。在石家庄某天线测试场，技术人员却遇到了意想不到的难题。

　　天线在测试场对飞越上空的地球卫星进行了实际跟踪测量实验，开机后系统很快就捕获了目标，但在跟踪过程中却把卫星跟丢了，这种情况在以前从来没有出现过。

　　面对意想不到的难题，一批技术人员集中到测试场，对系统的软硬件进行分析和检测，结果一切正常，集体讨论的研讨会开了一个又一个，就是找不出故障所在，系统运走的最后期限又迫在眉睫。

　　一次研讨会上，一位技术人员提出，是不是因为大口径天线的副瓣信号太强，影响了测试结果？（手电筒发出的光，在明亮的主光束之外还有不太亮的副光束，测控系统发射的探测信号和此类似，除了中央的主瓣，四周也有副瓣）照这个思路，大家终于分析出了故障所在。五十四所绕月探测工程18米单收天线副总设计师刘增茂介绍说，地面应用系统研制中遇到的诸多难题，都靠大家的集体智慧一一化解。

　　雷声过后，密云50米口径射电望远镜不能用了，精干技术小组速往现场排除故障

　　2007年6月的一天，五十四所突然接到密云天文台打来的电话，对方在电话里焦急地说，50米口径射电望远镜不能用了！此时，离执行嫦娥一号卫星的发射任务只有短短几个月时间，他们能排除故障，保障设备的正常运行吗？

　　一支精干的技术分队立即赶赴密云。故障很快查清了，因遭受雷击，部分电器元件被烧毁导致设备失灵。33岁的绕月探测工程地面应用系统数据接收系统副总设计师高跃清11月5日告诉笔者，为了避免电磁干扰，射电望远镜的巨大天线都安装在远离城市的空旷地带，数十米口径的金属天线本身就构成一个引雷器，非常容易引来雷击，虽然在设计时已经充分考虑了雷电的影响，也采取了种种措施加以预防，成功避免了射电望远镜遭受直接雷击，但没有考虑到长长的电缆也能把雷电引进系统，密云的系统失灵就是因为电缆受到雷电的耦合效应造成的。

　　换装上备件，50米射电望远镜恢复了正常运转。五十四所的技术人员又对电缆进行了相应改造，确保巨大的射电望远镜在雷电中也能正常运转。

　　卫星踏上地月转移轨道以后的一系列调速、变轨动作，都是通过青岛或喀什站发送指令完成的。五十四所研制设备，经过联机测试、星地对接检验，一切正常之后，顺利安装在青岛和喀什，为了实际检验系统性能，我国有关部门和欧洲空间局联系，希望对正在绕月飞行的欧空局Smart-I卫星轨道参数进行测量比照，欧空局同意在几个有限的时间段给我国提供相关参数，以便系统进行实验。

　　青岛的测控系统在指定的时间段捕获了Smart-I卫星，但测试的结果让技术人员大吃一惊，测得数据不但与实际数据相差甚远，而且还极不稳定。已年过七旬的五十四所测控系统总设计师刘明春亲自带队来到青岛。Smart-I卫星仅在几个时段对我们开放，五十四所的技术人员必须在有限的时间排除故障，才能赶在下一个开放时段检验设备的可靠性。

　　夜以继日的检测，召开故障分析研讨会，前方技术人员很快发现了故障原因。

　　并立即采取措施，赶在下一个开放时段之前完成系统调试，实测结果和欧空局的数据非常一致，航天人又一次解决了一个难题。

　　11月5日下午，记者通过电话连线了密云、青岛、喀什站的五十四所保障人员，他们都说设备运行正常，心情都很轻松。

　　五十四所副总、首席专家杨可忠说，1999年载人航天工程的“神舟一号”飞船发射时，五十四所有200多名科技人员分布在各个站点，为设备的正常运行保驾护航。这次嫦娥一号探月飞行，五十四所只有几十名工作人员在站点维护设备，由于各站点操作人员素质的提高及五十四所研制的设备运行平稳可靠，已经不需要多少人现场保障了。

　　□本报通讯员 郭东明 本报记者 郑建卫