為“太空加油”提供強大助力——北京飛控中心突破多項推進劑在軌補加飛控關鍵技術

新華社北京4月27日電（李國利、姜寧、祁登峰）4月27日晚，天舟一號與天宮二號首次推進劑在軌補加試驗取得圓滿成功。在這次任務中，北京航天飛行控制中心創新突破多項關鍵飛控技術，為成功實施“太空加油”提供了強大助力。

（一）

與空中加油相比，“太空加油”高出的不僅是距離地面的高度，更體現在技術複雜程度上。特別是在補加流程的設計上，面臨著多目標、多約束、多變化的系統級難題。

中心飛控總體主任設計師姜萍介紹，在太空實施推進劑補加，涉及到氧化劑、燃燒劑兩種推進劑，對設計的安全性、可靠性提出了更嚴更高的要求；需要考慮兩個目標、上百個閥門、幾百米長的管路，以及幾十種關鍵設備、軟體的控制。此外，整個補加流程包含幾十個步驟，每個步驟又包含很多分支及指令，這些步驟和指令層層約束、環環相扣，不能有一處出現錯誤。

為了解決這些難題，姜萍和同事們經過兩年多集智攻關，創造性地設計出推進劑補加協同控制流程，解決了推進劑補加過程的強耦合問題，實現了補加過程的快速重新規劃，以及正常和應急情況下各類分支的快速重構和切換。

管路吹除是“太空加油”的一個關鍵環節，既要根據實際吹除時間動態調整控制序列，又要嚴格按照時序對目標進行協同控制。任務中，閥門打開順序、時間間隔都必須分毫不差，否則就可能造成推進劑凍結，堵塞補加管路。

“我們的推進劑補加流程動態規劃技術很好地解決了這個問題，確保了補加過程順利進行。”姜萍説。

（二）

從4月23日到27日，連續持續5天的“太空加油”期間，有一幅畫面從未離開飛控大廳正中央的液晶屏，那就是“推進劑補加態勢圖”。

這幅態勢圖出自中心年輕的軟體工程師王兆岩之手。態勢圖基於推進劑補加原理和管路原理而設計，採用模型構建和邏輯抽象方法，實現了推進劑補加過程的動態可視化展示，對補加過程實時狀態判斷和輔助決策具有重要意義。

記者飛控大廳的液晶屏上看到，蔚藍色的星空背景裏，天舟一號和天宮二號實施推進劑補加的一條條管路、一個個閥門、一個個參數以及用不同顏色標識的貯箱等圖形元素清晰可見。這些圖形元素在實時任務數據的驅動下，會動態展示補加進程。譬如，哪個閥門關閉、哪根管路有燃料、哪個貯箱正在補加、哪根管路正在吹除等等動作細節，都會直觀清晰地展現在科技人員的眼前。

飛控大廳的科技人員告訴記者，態勢圖的可貴之處不僅在於它能夠將“太空加油”從九天之上搬到人們眼前，還在於它提取了補加過程的關鍵參數信息，在實時數據驅動下，可以使科技人員從繁瑣複雜的參數信息中解脫出來，可以讓決策指揮層能夠更加直觀地掌握任務狀態，從而更加準確高效地進行判斷決策。

（三）

如果把這次“太空加油”涉及到的參數信息寫到白紙上，四五百個參數可以寫滿好多張。這些參數信息就是“太空加油”是否正常進行的生理指標，在任務中動態變化，需要地面科技人員實時監視判斷。然而，完成一次“太空加油”需要5天時間。這麼長的時間，這麼多的參數，僅僅依靠人工監視是難以完成的。

為了提升效率，中心科技人員汪廣洪在深入研究上百套推進劑補加故障預案基礎上，設計了推進劑補加故障診斷系統，實現了推進劑補加故障的快速診斷、快速定位、快速解決。

打開故障診斷系統，汪廣洪指著屏幕上一條條信息告訴記者，推進劑補加過程全部可能出現的故障信息都在裏面，只要補加過程中，哪一條參數不正常，這裡實時就會有告警的聲音，並且能夠立刻定位故障源，迅速啟動應急預案，大大提升了故障診斷和應急搶險的效率。