交會對接：突破三大挑戰　引導神八追逐“天宮”

    新華社北京１１月２日電（記者 趙薇）神舟八號與天宮一號的交會對接任務，在將中國載人航天事業引領上一個新臺階的同時，也對載人航天的軌道控制提出了新要求。北京飛控中心軌道室工程師李勰２日在接受採訪時説，與以往的航天發射相比，引導兩個目標在太空中交會對接，其軌道計算與控制的難度是空前的。

    神舟八號與天宮一號的“親密接觸”，給軌道控制帶來的挑戰之一是協同難度增大。李勰説，過去的軌道控制任務相對比較簡單，飛船飛行到第５圈時軌道由橢圓形變成圓形，最多只需進行兩次軌道維持。而為了完成交會對接任務，天宮一號將進行多次變軌，軌道控制協同難度遠超從前。

    這種協同，表面上看是考驗神舟八號與天宮一號之間的協同，實際上是對控制室與其他參試單位之間協同配合的考驗，“算出的數據要進行反復驗證、會簽，才能最終執行”。

    為保證兩個目標和諧運行，軌道室針對不同的目標任務，不僅做了兩套方案，而且軌道室的工作人員在同一大廳內也分坐兩旁：神舟八號在左，天宮一號在右，一方面可以避免誤操作，另一方面也可及時進行信息通報和匯總。

    軌道控制的另一難點，在於精度控制。交會對接任務中的遠距離導引過程中，需要進行多次控制。相對於從前整圈進行控制的情況而言，此次控制段分割的比較短。這意味著，留給工作人員分析和解決問題的時間很短，一旦發現問題，就必須儘快解決。

    李勰介紹説，此次中繼衛星的加入測控系統，使測控弧段的覆蓋更廣，所獲數據更多，提高了測控精度和軌道預報能力。然而軌道室工作人員比較擔心的是空天環境對任務的影響，“今年是太陽活動高峰年，空天環境比較複雜。天宮一號在軌時間較長，軌道預報的誤差又是隨著時間平方發散的，時間越長，誤差就越大。”

    “我們想了一些方法，通過一些數學擬合方式，找到規律，進行一些週期性的補償。”李勰説，空天監測系統也為軌道控制提供參考，軌道室的工作人員要力求通過“蛛絲馬跡”的線索，做好全面及時的應對準備。

“天地通”三大改進助力天地順暢溝通

    新華社北京１１月２日電（記者 趙薇 王玉山）航天人親切地將“天地通信系統”簡稱為“天地通”，它不僅能夠實現航天員與地面之間的通話和問候，還要完成控制中心、測控站以及航天器之間的信息傳輸，是這次交會對接的重要的環節，對整個載人航天工程意義重大。

    據北京航天飛控中心天地通信系統負責人賈文軍介紹，雖然神舟八號與天宮一號進行的是無人交會對接，但天地通信系統依舊按照有人狀態進行設置。這次交會對接中，天地通信系統共有三方面重要改進，天地之間的溝通從此更便捷、更順暢。

    太空聽音樂 質量高保真

    據賈文軍介紹，以往天地之間的話音與圖像傳輸，質量都比較低。而這次中繼衛星的加入，使得音畫質量得到大幅度的提升，航天員甚至可以在太空中享受到來自地面的高保真品質的音樂。

    “由於音質較差，以前只能進行通話，不能傳送音樂。”賈文軍説，中繼衛星的應用為天地通信提供了更寬的傳輸帶寬，再加上編碼體制的進步，天地間話音質量有了明顯提高。

    音畫傳情，天涯咫尺。這一次，天地間的距離拉得更近了。

    地面圖像首次上天 真正實現“面對面”

    作為北京航天飛控中心天地通信系統負責人，賈文軍心中一直存有一個遺憾：“神六發射時，聶海勝是在天上過的生日，他能聽到女兒唱給自己的生日歌，卻看不到女兒的樣子。”

    而未來登入太空的中國航天員，將不再重復這種遺憾。從神舟八號開始，地面可以向太空發射圖像。

    可以預見，神舟十號、甚至神舟九號上的航天員，將在遙遠的外太空看見家人的笑臉。這，是天地之間真正的“面對面”。

    由於神舟八號與天宮一號屬無人狀態對接，這次地面將傳輸一副實驗圖像上行，通過監視器觀察太空中能否順利接收來自地面的影像。

    “這是從無到有的一個突破。”賈文軍説，傳輸能力的增強對航天員的太空生活意義重大，“能看到來自地面的圖像，與家人實現面對面的溝通，對未來長期在軌生活的航天員來説，無疑是極大的精神動力和心理支持。”

    另一個不容忽視的突破是，之前天地間只有一條信道，只能實現一名航天員與地面的對話。而這次信道增加為兩條，也就是説，位於天宮與飛船上的航天員，可以在同一時間分別實現與地面的溝通對話。

    資源調動更靈活 自動化程度更高

    據賈文軍介紹，從前的天地通信主要靠專線方式，要專門建立一條信道。這次採用ＩＰ體制，只要在這個方向有一條信道就可實現天地之間的通信，通信資源的調動更靈活了。

    除此之外，這次天地通信中心的工作過程也有了很大的改變。

    “自動化的程度比以往有很大提升，”賈文軍説，飛行器不在測控範圍之內的時候，很多儀器設備是關機的，到了測控範圍之內，再進行開機的。這是完全靠程序驅動的。

    目前，天地通信中心軟體自動化程度很高。“活兒幹得比原來多，但人比原來更輕鬆一些。”

    為了實現控制的輕鬆自如，中心人員付出了無數心血和汗水：監控中心重新進行了建設，所有的控制軟體都進行了重新編制。

    “自動化程度高，對人得要求也高。”賈文軍説，中心從神七之後就開始著手準備改進工作，“經過了上百次的研討，每一次狀態，每一個功能，都進行了反復驗證”。

數字語音指揮平臺降低“忙中出錯”風險

    新華社北京１１月２日電（記者 趙薇）北京飛控中心高級工程師陳偉玉2日接受新華社記者採訪時説，為配合交會對接試驗任務，北京飛控中心專門設計、研製了用於多任務、多目標飛控的語音指揮平臺，大大降低了“忙中出錯”的風險。

    “交會對接涉及的參試單位多、分佈區域廣，任務時間跨度長、組織模式複雜多樣，以往的語音指揮系統已不能勝任任務的需要。”陳偉玉説，這套被稱為“數字語音指揮平臺”的系統，是專門為交會對接等複雜任務設計建造的，它為指揮人員提供了一個基於網絡的數字化、高保真指揮平臺。

    陳偉玉説，為了構建滿足交會對接任務需要的系統，她和同事們在5年前就開始了構想和規劃。“一切設計，都要充分考慮任務指揮的方便靈活，便於指揮人員操作。凡是不符合這個原則的設計，都必須加以改進，不能拖了交會對接的‘後腿’。”設計中最艱難的部分，是保證系統不僅要滿足交會對接這樣的複雜任務，還要能夠支持多種任務並行使用。

    記者在位於飛控大廳後方的控制室中看到，語音指揮平臺監控終端的界面色彩豐富又協調，閃動的數據和各種指示燈，清晰地描述著指揮員正在進行指揮調度、方向以及語音溝通的狀態。

    陳偉玉介紹説，原來的語音指揮系統需要幾個人在不同場所進行保障，而現在一個人就可以輕鬆“搞定”。只需在界面上輕點“情景模式”鍵，就可以實現不同任務指揮模式的切換，這也是老系統沒有的。

    “新平臺不僅穩定可靠，使用起來也簡單方便，完全滿足交會對接任務的需求。”陳偉玉説。