全新測控通信網為首次空間交會對接護航
——新華社記者對話測控通信系統總設計師錢衛平

    新華社北京１１月２日電（記者田兆運、李宣良、王經國）神八飛天，牽手天宮。在這場舉世矚目的追逐牽手的太空大戲中，測控通信系統成為整場大戲能否精彩上演的關鍵。

    交會對接任務重點在飛控，難點也在飛控。作為交會對接任務測控通信系統的總設計師，錢衛平成竹在胸，信心滿懷。

    １９８４年畢業于國防科技大學電子工程系的錢衛平，現任北京跟蹤與通信技術研究所所長、中國載人航天工程測控通信系統總設計師，先後獲國家科技進步特等獎２項、二等獎１項，１９９６年獲航天基金獎，２０００年享受政府特殊津貼。

    測控通信系統架設天地通道

    記者：在載人航天任務中，應當如何理解測控通信系統所發揮的作用？

    錢衛平：測控通信系統是航天工程的一個重要組成部分，作用主要有：對運載火箭、飛船、目標飛行器、衛星等各種飛行器的運動參數進行測量，確定它們的軌跡等，也就是要“知道它們在哪，要去哪”；嚴格監控飛行器在飛行過程中的狀態，通過安設傳感器，發遙測信號到地面，以此來監視其狀態，一旦出現問題，才能及時處置緊急情況；要保持天地之間的通信，包括語音、圖像、數據的傳輸；最後是飛行控制，前面三個方面主要是為控制服務，包括軌道控制、變軌，對有效載荷、飛行器的重要部件等的控制。

    記者：在首次交會對接任務中，測控通信系統承擔的主要任務是什麼？

    錢衛平：在載人航天工程的八大系統中，測控通信系統是從航天器起飛至壽命結束的整個過程中天地聯絡的唯一手段，承擔著對火箭、目標飛行器和飛船的飛行軌跡、姿態和其上各分系統工作狀態的監視與控制任務。

    在這次交會對接任務中，測控通信系統有五大任務。一是利用陸海天基測控通信網對長征二號Ｆ運載火箭和天宮一號目標飛行器、神舟八號飛船進行測量、控制，建立與航天器之間的話音和圖像通信。二是完成天宮一號和神舟八號兩個航天器的在軌協同飛行控制和運行管理。三是完成神舟八號向天宮一號逐步逼近過程中的遠距離導引任務。四是承擔天宮一號和神舟八號在軌運行期間的空間碎片碰撞預警和規避任務，確保航天器在軌安全運行。五是飛行出現異常時，按照事先制訂的緊急處置預案或原則，對天宮一號或神舟八號進行應急飛行控制，保證航天器安全。

    交會對接任務面臨多項新挑戰

    記者：交會對接任務中，測控通信系統面臨的最大挑戰和難點是什麼？

    錢衛平：這次交會對接任務，對測控通信系統提出了許多新要求，我們也遇到了許多新的挑戰。主要是：第一是第２４個太陽活動峰年的來臨，對測控通信鏈路和定軌預報精度帶來潛在影響。交會對接任務時，正值第２４個太陽活動峰年的來臨，太陽風暴會使大氣密度模型誤差增大，對定軌預報精度産生影響，嚴重時還可能導致測控鏈路中斷、電子設備失效。

    第二是如何確保遠距離導引準確完成。任務實施過程中，測控通信系統承擔著將神舟八號導引至距天宮一號５２公里處的任務，當神舟八號在５２公里處不能與天宮一號建立正常聯絡時，還需將飛船導引至距目標飛行器５公里遠的位置。在飛船飛行的前２８圈中，需對飛船進行５到６次精確軌道控制，每次控制僅間隔３到５圈。這時，測控通信系統要完成測定軌、控制參數計算、復核、比對、確認和上行遙控數據注入，時間非常緊急，是以往載人航天任務從來沒有過的。同時，遠距離導引控制事件多，相應的應急控制和緊急處置需求也多，對任務的順利實施提出了很高的要求。

    第三是雙目標協同測控通信，對測控通信資源的優化調配、協同控制、天地配合提出挑戰。交會對接任務需要同時完成神舟八號和天宮一號兩個密切相關航天器的測控通信管理，要求在總體方案設計時充分考慮協同管理需求，在資源配置和系統能力建設方面進行最優化設計，在飛控實施中要求統籌集中，確保任務順利完成。

    第四是自主控制期間的監視與處置對測控通信系統的快速反應能力構成挑戰。遠距離導引完成後，由神舟八號自主控制向天宮一號逼近直至對接，在此期間，測控通信系統重點對飛船和目標飛行器狀態進行監視，把握變化趨勢，在停泊點快速對狀態進行確認和檢查，必要時實施緊急處置。

    數百種應急預案保障交會對接順利完成

    記者：交會對接遠距離導引能否成功是這次任務的關鍵，對於這一難題，系統採取了哪些解決的辦法？

    錢衛平：我們測控通信系統重點開展了３個方面的工作。一是針對遠距離導引中定軌預報短時、高精度要求，集中優勢力量，對ＵＳＢ、中繼衛星、ＧＰＳ等多種測量手段的精度水平進行了深入摸底和倣真試驗，尤其是針對不同空間環境情況下的精度水平，開展了短弧定軌技術研究，對測軌資源進行了適當補充。

    第二個方面是針對飛控實施時間緊的要求，對飛控流程進行了優化和細化，為飛控中心專門研製了注入數據快速驗證會簽系統，這使飛控實施效率獲得了大幅提升。

    第三是針對應急控制和緊急處置多的特點，制訂了數百種應急預案，並進行了逐一演練，確保任務中一旦出現應急情況能夠快速有效應對。

    記者：空間碎片的預報和規避是否也是這次任務中測控通信系統承擔的任務？

    錢衛平：是的，空間碎片的碰撞預警和規避，是測控通信系統承擔的又一重要任務。為確保天宮一號和神舟八號的安全，同時，也為後續有人飛行積累經驗，我們首次將空間碎片的預警及規避工作納入到測控通信系統工作範圍。由於交會對接任務持續時間長、軌控次數多，將空間目標碰撞預警與飛控工作在實時任務中進行強耦合，對預警與規避流程和飛控操作的結合提出了較高要求。就像天氣預報一樣，我們每次預報未來三天可能出現的空間碎片情況。

    記者：與神舟七號任務相比，測控通信系統在技術上有哪些改進？

    錢衛平：為圓滿完成交會對接任務，測控通信系統技術狀態較以往載人航天任務發生了較大變化，中繼衛星系統正式參加任務，形成了天地基相結合的測控體系；測量船由神七任務時的５艘調整為３艘，以保重點、短航程為原則設計任務船位；新建澳大利亞西澳站，與巴西和法國開展國際聯網，提高地面測定軌能力；改造部分地面測控設備和中繼衛星地面系統設備；調整上升段運載火箭測控設備，進一步加強了上升段測控能力；參試測控設備完成了新一輪的研製、改造，以全新狀態參加任務；任務中心軟、硬體系統全面升級換代，中心的信息處理能力有了明顯提升；構建了一體化試驗信息系統，提升了綜合任務能力；通信系統進行了全系統的新研改造，提升了信息傳輸能力。

    記者：在這次交會對接任務中，測控通信系統的主要創新點有哪些？

    錢衛平：測控通信系統的主要創新點有五項：一是設計了陸海天基測控通信系統緊密協同的測控通信工作模式；二是利用有限測控通信資源實現在兩天時間內通過多次軌道控制可靠完成飛船的遠距離導引任務；三是綜合利用ＵＳＢ、中繼衛星系統、ＧＰＳ等多種手段融合處理，確保空間環境異常情況下遠距離導引精度指標要求；四是將空間碎片預警與規避控制工作納入正常飛控流程，確保飛船和目標飛行器在軌安全運行；五是全面使用了一體化的試驗信息系統提供任務支持。