新華社北京１１月２日電（記者孫彥新、趙薇）“交會對接任務，重點在飛控，難點在飛控，關鍵環節也在飛控。”北京飛控中心主任陳宏敏２日接受新華社記者專訪時表示，任務期間將進行多次軌道控制，超過了從神舟一號到神舟七號飛行任務軌道控制次數的總和，“對於北京飛控中心而言，壓力可想而知”。

    陳宏敏説，他們正以“決策無失誤、指控無遺漏、操作無差錯、過程無閃失”的嚴謹追求，保障交會對接任務順利完成。

    飛控是交會對接任務的關鍵

    記者：交會對接任務對飛控中心的工作提出了哪些要求？有哪些考驗？

    陳宏敏：對於整個交會對接任務而言，飛控是關鍵。交會對接任務也對我們的飛控工作提出了新的要求：要做到決策無失誤、指控無遺漏、操作無差錯、過程無閃失。千軍萬馬不一定能完成任務，要導致任務失敗一個人就夠了。

    交會對接任務對中心的工作主要有這樣幾方面的考驗：

    首先是交會對接任務技術的複雜性考驗飛控工作。這是我國首次執行交會對接任務，經驗為零。與國外花十幾年甚至二三十年的時間實現從載人飛行到交會對接技術的跨越相比，我國只用幾年時間就已完成，因而每一次技術任務與之前相比，技術狀態變化都很顯著，技術難度大跨度大，從單目標控制到多目標控制，情況也比較複雜。

    對於主要承擔飛行控制任務的北京飛控中心來説，必須要對飛行器的狀態非常了解，紮實掌握飛行器的控制原理機理，把技術摸清吃透，以達到交會對接任務對飛控的高要求。

    二是交會對接任務的高風險考驗飛控工作。載人航天本身就是高風險的工程，航天器更是一個複雜的系統。載人航天工程有八大系統，而各大系統又各有十幾個分系統。作為地面飛控中心，要把所有系統的原理都掌握清楚，把控制的機理搞明白，本身就是很不簡單的事。除了掌握正常狀態的情況外，還要做到有備無患，考慮到所有的異常狀態，弄清各種故障模式，以保障任務的成功。針對各種故障模式制訂應急對策，故障預案有數百個之多，對飛控中心來講，也是很大的困難和挑戰。因而飛控中心平時的演練，有相當一部分是對故障處置情況進行演練。

    飛控中心不僅要控制飛行器，還要對測控網進行管理和使用。如何合理配置利用測控資源，如何調度好各個測控站、測控基地，保證其在飛控中心的調度下有機地系統地開展飛控工作，對飛控中心來説也是一種挑戰。

    三是交會對接任務對軌道控制的精度要求很高。飛控中心承擔的任務是飛行控制，主要是對飛行器的軌道進行計算測量並進行預報。對於交會對接任務來説，軌道控制的間隔很短，控制的次數也很頻繁，兩個目標飛行器要成功進行交會對接，對軌道控制的精度要非常高。比如，兩個飛行器要能夠在同一個軌道面，同一個軌道高度，在同一時刻交會對接，橫向偏差不能超過１８厘米，這就如同在太空中拿根線穿針眼一樣，對控制精度要求非常高，飛控的難度很大。

    三大舉措應對交會對接挑戰

    記者：我們採取了怎樣的措施應對這些挑戰？

    陳宏敏：為應對壓力與挑戰，我們採取了相應的措施。

    首先是建設試驗任務的質量體系。通過ＱＳ９０００系列對中心工程質量的認證，來提高中心工作的質量和效率，以及工作的規範化水平。特別是對軟體開發以及硬體維護管理的總體方案的論證，都要通過質量體系來管理和控制。

    第二是改造飛行控制的系統。隨著第二代飛控系統投入使用，飛控中心的自動化程度有很大提高，以前單靠人工來處理監視，現在則改用電腦；以前注入數據、檢查、驗證、會簽等都靠人工，現在已採用自動比對傳遞。

    我們還開發了飛控的可視化系統，把飛行器在軌運行狀態下的飛行事件，通過直觀形象的三維動畫形式展現出來，給指揮人員專家提供一個直觀的生動的判斷的平臺，通過實時的遙測數據，實現實時驅動。

    中心還採用了監控管理系統，對整個計算機系統的狀態進行監視，蒐集、管理計算機的運行狀況，一旦出現異常情況，能夠及時報警。

    創新手段的採用，提高了系統的自動化水平，一定程度上解決了中心人手不足的問題。

    第三是以前瞻的目光進行人才培養。為了完成後續的任務，如火星探測等，中心成立了國家重點科研實驗室——飛行動力學實驗室，設立了博士後工作站，這就為後續的任務工程在攻克關鍵技術上做了儲備，通過關鍵技術與工程實踐相結合的方式培養人才。

    中心也加大了與國際交流的力度，送一些人到國內國外的科研院所，帶著課題攻讀學位；到其他飛控中心學習參觀，參加國際飛控的協作。這為飛控中心未來的發展進行了技術上的儲備。

    第二代軟體系統助力飛控工作

    記者：第二代軟體系統將應用在交會對接任務中？

    陳宏敏：是的。北京飛控中心是個龐大而複雜的系統，共有１００余個關鍵崗位，其軟體系統也非常複雜，內容涵蓋通信、數據處理、軌道控制、發令、定軌、姿態控制等多個方面。

    從１９９６年第一次執行飛控任務開始到２０１０年，近１５年的時間內我們使用的都是第一代軟體。

    隨著中國航天事業的發展，飛控中心不僅承擔載人航天任務，還承擔深空探測任務，因此需要可實現多任務的軟體系統。

    從２０１０年開始，我們啟用了第二代軟體系統。這一系統可同時執行多種任務，軟體在靈活性、模塊化程度、可擴展性等方面都有了很大的提高。當然，對於這個軟體系統的維護和修改，也具有很大難度。

    打造國際一流航天飛控中心

    記者：北京飛控中心追求什麼樣的發展目標？

    陳宏敏：首先，一個處於高科技高風險領域的單位，各項準備工作必須是規範的，要靠質量去保證。其次，必須有很好的激勵機制，中心人員既能完成任務，又能科研創新。三是必須在飛控、軌道動力學、任務分析等專業崗位上配備過硬技術的人才，中心的工作要靠這些中堅力量去支撐。四是要提高管理水平，實現對人員、工程、質量等方面的合理管理，營造良好的氛圍，讓大家在和諧的環境中工作。

    記者：建設一個世界一流的飛控中心，最核心的問題是什麼？

    陳宏敏：我們要致力於軟實力的提升。飛控中心要想做到在世界上有名望，在國內同行中受人尊重，一方面要提升飛控中心的技術水平，使其具有交流的價值。另一個重要的方面是，要有幾個在這個領域中具有知名度的專業人士。

北京飛控中心升級“大腦”保障交會對接任務

    新華社北京１１月2日電（記者趙薇）“測控計算機系統如同人的大腦，交會對接任務中所有信息的交換、處理和存儲，都要依靠測控計算機系統來實現。”北京飛控中心指控室副主任王霞説，測控計算機系統在交會對接任務中發揮著至關重要的作用，出現任何一點小問題，都會影響到整個任務成敗。

    王霞説：“交會對接任務中産生的數據量非常大，兩顆天鏈衛星的加入，使得計算機平臺需處理的數據流量大幅度增加，以前專門使用的前端通信設備已無法滿足測控任務需求，因此在天宮/神八交會對接任務中首次全網大範圍使用了IP技術。”

    王霞介紹説，為適應IP技術使用及任務過程中數據量增加的新情況，我們對原有設備進行了改造，採用了很多國産化設備，這是一個新的嘗試。

    “交會對接任務週期較長，又是多任務模式，這也對地面的監控能力提出了更高要求。”王霞説，以前採取定點定人的形式，如今已經無法靠人來實現系統的管理和維護了。交會對接任務要實現對天宮一號和神舟八號共同的遙測遙控，必須要靠自動化管理，並在系統平臺出現問題通過聲光電進行報警，及時加以解決。

    王霞説，天宮/神八交會對接任務中還新加了對外聯網系統，這對系統管理提出了更高的要求。“要在第一時間發現流量的變化，察覺到非法數據的攻擊，並且發現是誰做的，再提出處理方式。針對對外聯網系統的使用，我們自主研發了隔離系統。目前，這一隔離系統在任務當中表現比較平穩，有效保障了網絡安全。”

總設計師詳解：交會對接如何逾越五道關

    新華社北京１１月２日電（記者孫彥新、徐壯志、趙薇、李清華）中國首次太空交會對接將於２日深夜至３日淩晨進行。“交會對接，是我國航天史上迄今為止難度最大的一次飛行任務。”作為載人航天工程空間實驗室系統和飛船系統兩個系統的總設計師，張柏楠因博學和技術紮實被業內人士稱為“難不倒”。然而這一次，“難”成了他接受採訪口中出現頻率最高的詞彙。

    如何交會，如何對接，難在哪？張柏楠將實現交會對接的過程總結歸納為“過５關”，並向新華社記者獨家披露了如何逾越這五道關。

    瞄準：點火誤差不能超過正負１秒

    以往飛船發射，可以在幾十分鐘甚至更寬的時間範圍內擇機點火，而神舟八號飛船發射點火的時間被限定在正負１秒的範圍內。

    這，就是瞄準的需要。

    要想瞄準天宮一號，就得將交會對接的那一刻倒推回來，推算出神八起飛時間。１１月１日零時，北京飛控中心和飛船試驗隊根據天宮一號最新位置數據，計算出神舟八號發射窗口和發射諸元。

    發射進入倒計時１５分鐘時，綜合考量發射場風速、火箭起飛重量等數據的最終點火時間才被確定為５時５８分０７秒。而根據天文臺授時的自動點火系統，準時點火。

    點火瞄準時多差１秒，飛船到了太空和天宮的軌道面都會産生極大的偏差，輕則消耗大量燃料降低航天器壽命，重則會因燃料不足而無法交會。前蘇聯１９６８年的一次交會對接，兩飛行器相距僅３０厘米時卻因燃料耗盡而失敗。

    除了點火時間的精確，火箭飛行精度也要提高。這次使用的長征二號Ｆ遙八火箭，飛行時通過實時迭代計算不斷修正軌道，創造了我國火箭入軌精度的最新紀錄。

    嚴苛的發射窗口和史上飛得最準的火箭，讓神舟八號打出了“十環”的好成績。“瞄準關”一舉突破。

    追趕：兩天內追上１００００公里

    按生活常識去思考，無論距離多遠，加大速度去追就是，又有何難？

    然而，在太空中，飛船追趕天宮的最優方案不是加速，卻是不斷減速。

    在軌道週期不變的情況下，軌道越低的飛行器飛得越快。正是基於這樣的物理原理，飛船追趕天宮的過程，是一個邊抬高軌道邊降速的過程。

    飛船入軌時，與天宮一號還有約１萬公里的距離，而且兩者軌道不在同一平面。沒有嚴密的計算和超一流的飛控能力，想在短短不到兩天的時間內追上，實非易事。

    為此，北京飛控中心早在２００７年７月開始研發中國新一代飛控軟體，經數年攻關於２００９年初啟用。這套擁有１１００多萬行代碼的龐大軟體系統，能夠對高度關聯的多目標同時測控，確保飛船和天宮一號協調配合進行每個動作。

    與此同時，原本測控覆蓋率僅有１７％的航天測控網，也因中繼衛星和測控站點的增加，將覆蓋率提升到７０％。

    從神舟七號任務到神舟八號任務僅僅３年時間，這樣大的技術跨度，在其他國家十分罕見。

    通過高水平的軌道設計和嚴密計算，５次軌道控制後，飛船速度降至與天宮一致時，飛船也恰好到達天宮一號的同一高度和同一位置：１００００公里的距離只剩咫尺。

    防撞：歷史上這個過程出事最多

    美俄兩國早期的交會對接試驗，碰撞事故層出不窮。就在１９９７年，俄羅斯的進步飛船與和平號空間站還發生相撞，使空間站上的光譜號艙被迫關閉。這次碰撞也加速了和平號空間站失效墜毀的進程。

    神舟八號飛船在地面引導控制下到達天宮一號後下方５２公里處時，二者建立直接通信聯絡，飛船通過自身的計算機自主控制繼續接近天宮一號，並在５公里、４００米、１４０米、３０米設立４個停泊點。

    當飛船曆盡艱難來到天宮一號身邊，相撞成了最危險的事。飛船專門加裝了４臺反推發動機，提供緊急避讓的動力。

    二者相距５公里以外時，如果關掉發動機，則會在各自的軌道上越離越遠，不會相撞。一旦進入５公里之內，即使沒有任何動力，也可能越飛越近導致相撞。

    因此，４個停泊點就像是輪船入港前的錨地，是重要的可靠性備份措施。走一段停一停，一方面可以避免走得太快發生碰撞，另一方面也提供了處置突發故障的時間。如果在某一階段出了問題，可以退回上一停泊點，解決後繼續按原計劃前進。

    精控：好比在浩瀚太空穿針眼

    在３４３公里高的軌道上高速飛行的航天器，即使用航天測控站的光學望遠鏡，也難以清晰觀測到。

    要想在這樣的條件下，讓兩個８噸多的龐然大物，對接機構挨近時誤差在１８厘米之內，姿態小于５度，這就好比是讓飛船拿著一根線，穿到天宮一號拿的那根繡花針的針眼裏去。

    這，需要神舟八號飛船上諸多新增設備的緊密配合。

    飛船新增的８臺平移發動機遍佈周身，提供了各個角度和方向的推力。而最關鍵的，首先是航天器相對位置測量數據的精確，發動機提供的推力才能精確。

    從相距５２公里到實現交會對接，作用距離較遠的微波雷達率先工作，進入２０公里後精度較高的激光雷達開始工作，進入１００米時更加精確的ＣＣＤ光學敏感器開始介入。這３臺技術方案和性能指標均達國際領先水平的交會對接測量設備，完全由我國自主研製，如果對接成功，將驗證我國同時掌握３種世界領先的太空測量技術。

    由於在地面無法完全模擬太空中的陽光強度，為避免強陽光對測量設備的干擾，首次交會對接計劃在地球陰影區進行。如果進展順利，組合體飛行１２天后，第二次試驗則會選擇在光照區進行，充分驗證測量設備的抗干擾能力。

    分離：關係未來航天員生命安全

    兩個航天器的速度、位置、姿態、偏差等１１個參數滿足對接條件後，神舟八號在慣性作用下繼續前進，與天宮一號輕輕相觸。當感應裝置感受到接觸，飛船尾部４臺發動機隨即點火，“捕獲”後旋即關機，緊接著，緩衝、校正、拉近、拉緊、鎖死等一系列動作就會相繼展開，上千個齒輪和軸承同步動作，飛船和天宮用大約１５分鐘的時間組成了剛性連接的組合體。

    神舟八號和天宮一號的對接機構是迄今為止中國最複雜的空間機構，有數百個軸承齒輪和上萬個零部件。

    兩個航天器形成組合體運行結束飛船準備返回時，分離，也是一個重要關口。如果分不開，航天員就無法返回地球，後果是災難性的。

    對接時鎖得太緊，分離時就必然更加困難。對接機構上的１２把結構鎖，每個鎖的拉力都是數噸級。為保分離採取了４重備份。飛船鎖鉤自動解鎖失效，則由天宮鎖鉤解鎖，如果仍然不行，則先用火工品炸斷飛船鎖鉤，仍然無效，最後的選擇就是把天宮的鎖鉤炸毀，萬一發展到這一步，天宮的對接機構永遠失效，將無法迎接下一艘飛船。

    鎖緊機構依次解開後，兩個對稱的彈簧提供了初始推力，飛船離天宮慢慢變遠，直至撤至安全距離，飛船發動機點火，加速離開。飛船返回艙返回地球後，交會對接試驗至此完成。